cap 12

Prévia do material em texto

Física 2 - lista de exercícios do capítulo 12 – Equilíbrio 
1) Uma esfera uniforme de raio R = 20 cm e massa M = 5 kg é mantida em repouso sobre o plano inclinado de ângulo = 30° por um fio horizontal, como mostra a figura abaixo. (a) Calcule a tração no fio. (b) Qual a força normal exercida pelo plano inclinado sobre a esfera? (c) Qual a força de atrito que age sobre a esfera? 
2) O trampolim mostrado na figura abaixo tem 30 kg de massa. Determine as forças sobre os suportes quando um mergulhador de 70 kg estiver de pé na extremidade do trampolim. Dê a direção de cada força, identificando-a como a força de tração ou de compressão.
3) Um bloco retangular alto e uniforme está sobre um plano inclinado, como mostra a figura 4. Se e = 0,4, o bloco deslizará ou tombará, conforme se aumente o ângulo ?
4) A posição do centro de gravidade de uma pessoa pode ser determinada por uma prancha horizontal com uma extremidade apoiada na plataforma de uma balança. Um estudante de física deita-se sobre a prancha , com a cabeça sobre o suporte, como mostra a figura abaixo. O estudante tem 70 kg de massa, e, quando está deitado na prancha, a leitura da balança marca uma força de 230 N. (a) Qual a força normal exercida pelo suporte da esquerda? (b) Onde está localizado o centro de gravidade (centro de massa) do estudante?
5) Uma estante pesando 1500 N repousa sobre uma superfície horizontal para a qual o coeficiente de atrito estático é µe = 0,4. A estante possui 1,8 m de altura, 2 m de largura e seu centro de gravidade está localizado em seu centro de massa. A estante está apoiada em quatro pernas bem curtas, cada uma dela situada a 0,1 m da extremidade da estante (figura 5). Uma pessoa puxa a estante por uma corda amarrada na canto superior esquerdo com uma força que atua formando um ângulo θ com a estante. (a) Supondo θ = 90°, de modo que é horizontal, mostre que quando aumenta a partir de zero a estante começa a deslizar antes de tombar, e calcule o módulo de que produz o inicio do deslizamento da estante. (b) Se θ = 0°, de modo que é vertical, mostre que a estante tomba antes de deslizar, e calcule o módulo de que produz o inicio do tombamento. (c) Calcule em função de θ o módulo de mínimo necessário para fazer a estante deslizar e para fazer a estante tombar.
6) A maioria dos materiais sólidos tem uma resistência à tração tal que eles sofrem ruptura quando a deformação excede 1% do comprimento original do objeto. Porém, a teia de aranha supera qualquer material. Certas formas de teia podem atingir comprimentos da ordem de 10 vezes o comprimento original antes de romper. (a) Se tal teia tiver uma seção transversal circular de raio r0 e comprimento L0, livre de tensões, avalie seu novo raio r quando ela for alongada a um comprimento 10 L0. (b) Se o módulo de Young da teia de aranha for Y, avalie a tração necessária para romper a teia, em função de Y e r0.
 
7) A corda mi de um violino está sob uma tração de 53 N. O diâmetro da corda é de 0,2 mm, e seu comprimento, quando tracionada, é de 35 cm. (a) Calcule o comprimento da corda na ausência de tensões. (b) Calcule o trabalho necessário para alongar a corda.
Considere a corda de violino feita de aço,que tem um módulo de Young E = 2x1011 N/m2.
 
 Figura 1, exercício 1 Figura 2, exercício 2 Figura 3, exercício 3
 
 Figura 4, exercício 4 Figura 5, exercício 5