Lista de Exercícios de Física - Capítulo 12

Prévia do material em texto

LISTA DE EXERCÍCIO 3 – CAP. 12 
Exercício 1 - Um carro pesando 1,33x104 N desce uma ladeira de 5°, a uma velocidade 
de 80,5 km/h. Acionam-se os freios, produzindo-se uma força desaceleradora de 
5,34x103 N. Determine a distância percorrida pelo carro até o repouso. R: a = 3,08 m/s2 
/ x = 81,1 m 
Exercício 2 – Os dois blocos mostrados na figura estão inicialmente em repouso. 
Despreze as massas das polias e os atritos entre as diversas partes do sistema. 
Obtenha (a) a aceleração de cada bloco e (b) as tensões nos cabos. R: aA = 2,55 m/s2 / 
aB = 1,28 m/s2 / T1 = 676,3 N / T2 = 1352,3 N. 
 
Exercício 3 - Um carro de 1200 kg traciona um reboque de 1050 kg. O conjunto 
movendo-se a 90 km/h sofre repentinamente a ação dos freios. Sabendo-se que as 
forças dos freios agentes no carro e no trailer valem 4500 N e 3600 N, respectivamente, 
determinar (a) a desaceleração do conjunto e (b) a componente horizontal da força 
exercida pelo reboque sobre o carro. R: a = -3,6 m/s2 / T = 180 N. 
 
Exercício 4 – Os coeficientes de atrito entre a carga e o caminhão valem µe = 0,50 e µc 
= 0,40. Sabendo-se que a velocidade do caminhão é de 72,4 km/h, determine a menor 
distância que ele deve percorrer, até parar, para que a carga não deslize. R: a = 4,9 
m/s2 / Deslocamento: 41,22 m 
 
Exercício 5 – O caminhão-reboque, considerado no problema anterior, está viajando a 
96,5 km/h, quando, repentinamente, o motorista freia o veículo, fazendo-o derrapar por 
5 s, até pará-lo. (a) Verificar se a carga irá ou não escorregar. (b) Se a carga escorregar, 
qual será a sua velocidade relativa ao atingir a cabina ? R: Sim, / a = 3,25 m/s2. 
Exercício 6 – As caixas A e B estão em repouso sobre uma esteira transportadora que 
está inicialmente em repouso. A esteira é ligada no sentido de movimento para cima, de 
modo que ocorre escorregamento entre a esteira e as caixas. Sabendo que os 
coeficientes de atrito cinético entre a esteira e as caixas são de µcA = 0,30 e µcB = 0,32, 
determine a aceleração inicial de cada caixa. R: a = 0,304 m/s2 / 15º / a = 0,493 m/s2 / 
15°. 
 
Exercício 7 – A figura ilustra dois blocos que partem do repouso e são ligados por uma 
corda, de massa desprezível, que passa por uma polia sem atrito (também de massa 
desprezível). Um bloco tem m1 = 1,3 kg e o outro bloco tem m2 = 2,8 kg. Determine as 
acelerações de cada bloco e a tensão na corda. Depois de 1 segundo qual a velocidade 
do bloco 2 e sua distância percorrida ? R: a = 3,6 m/s2 / T = 17,43 N / v = 3,6 m/s / x = 
1,8 m. 
 
Exercício 8 – Cada um dos sistemas mostrados na figura a seguir está inicialmente em 
repouso. Desprezando o atrito nos eixos e as massas das roldanas, determine para 
cada sistema (a) a aceleração do bloco A, (b) a velocidade do bloco A depois de ele ter 
se movido 3 m, (c) o tempo necessário para o bloco A atingir uma velocidade de 6 m/s. 
R: Sistema 1: (a) 3,27 m/s2 / (b) 4,43 m/s / (c) 1,835 s. Sistema 2: (a) 4,81 m/s2 / (b) 5,37 
m/s / (c) 1,247 s. Sistema 1: (a) 0,23 m/s2 / (b) 1,18 m/s / (c) 26,087 s. 
 
Exercício 9 – Supondo que o sistema mostrado na figura parte do repouso, obtenha as 
velocidades dos cursores (a) A e (b) B no instante t = 1,2 s. Despreze as massas das 
polias e os atritos. R: vA = 1,2 m/s / vB = 0,6 m/s. 
 
Exercício 10 – Um bloco B de 20 kg está preso por meio de um fio de 2 m a um carro A 
de 30 kg. Determinar para cada figura (a) a aceleração do carro e (b) a tensão do fio, 
imediatamente após o sistema ter sido abandonado do repouso, na posição mostrada 
na figura. Desprezam-se os atritos. R: a = 6,14 m/s2 / T=144 N e a = 2,22 m/s2 / T=158,9 
N. 
 
Exercício 11 – Durante um treinamento de impulso de um lançador de martelo, a cabeça 
A de 7 kg do martelo roda a uma velocidade escalar constante v em um círculo horizontal 
tal como mostra a figura. Se o raio é de 0,9 m e θ = 60°, determine (a) a tração no fio 
BC e (b) a velocidade escalar da cabeça do martelo. R: T = 79,85 N / v = 2,26 m/s. 
 
Exercício 12 – Uma criança de massa 22 kg está sentada em um balanço e sendo 
mantida na posição mostrada na figura por uma segunda criança. Desprezando o peso 
do balanço, determine a tração no cabo AB (a) enquanto a segunda criança segura o 
balanço com seus braços esticados horizontalmente para a frente e (b) imediatamente 
após o balanço ser solto. R: TBA = 131,7 N / TBA = 88,4 N. 
 
Exercício 13 – Uma série de pequenos pacotes, cada um com a massa de 0,5 kg, é 
descarregada de uma correia transportadora como mostrado na figura. Sabendo que o 
coeficiente de atrito estático entre cada pacote e a correia transportadora é 0,4, 
determine (a) a força exercida pela esteira no pacote exatamente depois que ele tenha 
passado no ponto A, (b) o ângulo θ definindo o ponto B onde os pacotes tem o primeiro 
escorregamento relativo na correia. R: a = 2,905 N / b = 13,09° 
 
Exercício 14 – Três segundos depois que um polidor é colocado em funcionamento a 
partir do repouso, pequenos tufos de lã ao longo da circunferência do disco de polimento 
de 225 mm de diâmetro são vistos voando livremente para fora deste disco. Se o polidor 
é ligado de modo que a lã ao longo da circunferência seja submetida a uma aceleração 
tangencial constante de 4 m/s2, determine (a) a velocidade escalar v de um tufo à 
medida que ele deixa o disco, (b) a intensidade da força necessária para liberar o tufo 
se o peso médio de um tufo é 1,6 mg. R: v = 12 m/s / F = 2,05x10-3 N. 
 
Exercício 15 – O movimento plano de um ponto-material é definido pelas relações r = 
25t3 – 50t2 e θ = t3 – 4t, onde r é expresso em milímetros, t em segundos e θ em radianos. 
O ponto tem massa de 2 kg e se move num plano horizontal. Determine as componentes 
radial e transversal da força agente no ponto nos instantes (a) t = 0 e (b) t = 1s. 
 
Figura 15 e 16 
Exercício 16 – A haste AO gira em torno de O em um plano horizontal. O movimento do 
colar B de 300g é definido pelas relações r = 300 + 100 cos (0,5 π.t) e θ = π (t2 – 3t), 
onde r é expresso em milímetros, t em segundos e θ em radianos. Determine as 
componentes radial e transversal da força exercida sobre o colar quando (a) t = 0 e (b) 
t = 0,5 s. R: (a) Fr= -10,73N, Fθ=0,754N (b) Fr= -4,44N, Fθ=1,118N. 
Exercício 17 - O cursor C de 200g pode deslizar ao longo da fenda existente a peça AB. 
A peça AB gira num plano horizontal, com velocidade angular constante w = 12 rad/s. 
O cursor está preso a uma mola de constante K = 36 N/m, cuja configuração de 
relaxamento corresponde a r = 0. Num dado instante o cursos passa pela posição r = 
400 mm com uma velocidade radial vr = 1,8 m/s. Determinar para esse instante (a) as 
componentes radial e transversal da aceleração do cursor, (b) a aceleração do cursor 
relativa à peça AB e (c) a força horizontal exercida sobre o cursor pela barra AB. R: ar = 
- 72 m/s2 e aθ = 43,2 m/s2 / b – a = -14,40 m/s2 e Fθ = 8,64 N.