Física 1 - Lista Aplicações das Leis de Newton

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Capítulo 5 – Aplicações das Leis de Newton 
 
1) Uma bola sólida e uniforme de 45 kg e diâmetro de 32 cm está presa a uma parede por um fio de 30 cm e massa 
desprezível. (a) Faça um diagrama de corpo livre para a bola e use-o para achar a tensão no fio. (b) Qual a força que 
a parede exerce na bola? 
 
2) Uma bola grande de um guindaste de demolição é mantida em equilíbrio por dois cabos de aço leves. Se a massa 
m da bola for igual a 4090 kg, calcule as tensões TA e TB nos cabos. 
 
3) Você está baixando duas caixas por uma rampa, uma sobre a outra, segurando uma corda paralela à superfície da 
rampa. As caixas se movem juntas a uma velocidade escalar constante de 15 cm/s. O coeficiente de atrito cinético 
entre a rampa e a caixa inferior é 0,4. (a) Qual força você deve aplicar para realizar isso? (b) Qual o modulo, direção 
e sentido da força de atrito sobre a caixa superior? 
 
4) No sistema abaixo, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg e m3 = 3 kg, e as massas das polias e da corda são desprezíveis. Calcule 
as acelerações a1, a2 e a3 dos blocos e a tensão T na corda. 
 
5) Uma corda é amarrada em um balde com água e o balde gira em um círculo vertical de raio 0,6 m. Qual deve ser a 
velocidade mínima do balde no ponto mais alto do círculo para que a água não seja expelida do balde? 
 
6) Um “balanço gigante” de um parque de diversões consiste em um eixo vertical central com diversos braços 
horizontais ligados em sua extremidade superior. Cada braço suspende um assento por meio de um cabo de 5 m de 
comprimento, e a extremidade superior do cabo está presa ao braço a uma distância de 3 m do eixo central. 
(a) Calcule o tempo para fazer uma revolução do balanço quando o cabo que suporta o assento faz um ângulo de 30° 
com a vertical. 
 
7) Na figura a seguir, a bolinha de massa m está amarrada, por fios de massa desprezível, ao eixo vertical AB e gira 
com velocidade escalar v em torno desse eixo. (a) Calcule as tensões nos fios superior e inferior. (b) Para que valor 
de v o fio inferior fica frouxo? 
 
 
8) O bloco A da figura abaixo pesa 60 N. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície sobre a qual ele 
se apóia é 0,25. O peso P é igual a 12 N, e o sistema está em equilíbrio. (a) Calcule a força de atrito exercida sobre o 
bloco A. (b) Calcule o peso P máximo que permite ao sistema ficar em equilíbrio. 
 
9) Um bloco de massa m1 está sobre um plano inclinado com um ângulo de inclinação α e está ligado por uma corda 
que passa sobre uma polia pequena a um segundo bloco suspenso de massa m2 (figura 5). O coeficiente de atrito 
cinético é µC e o coeficiente de atrito estático é µS. (a) Ache a massa m2 para a qual o bloco de massa m1 sobe o 
plano com velocidade constante depois que ele entra em movimento. (b) Ache a massa m2 para a qual o bloco de 
massa m1 desce o plano com velocidade constante depois que ele entra em movimento. (c) Para que valores de m2 
os blocos permanecem em repouso depois de serem libertados? 
 
 
10) Uma caixa de peso P é acelerada para cima de uma rampa por uma corda que exerce uma tensão T. A rampa 
faz uma ângulo α com a horizontal e a corda faz um ângulo θ acima da rampa. O coeficiente de atrito cinético entre a 
caixa e a rampa é μC. Mostre que, para quaisquer valores de α e de T, a aceleração da caixa será máxima quando 
θ = arctg μC (desde que a caixa permaneça em contato com a rampa). 
 
RESPOSTAS: 
 
1) (a) T ≈ 469,1 N; (b) N ≈ 163,7 N. 
 
2) (a) TB ≈ 52326 N; (b) TA ≈ 33635 N. 
 
3) (a) F ≈ 87,6 N; (b) Fat ≈ 146 N, fazendo um ângulo θ ≈ 27,8° com a horizontal. 
 
4) a1 = 1,96 m/s
2, a2 = 1,96 m/s
2, a3 = -5,88 m/s
2, T = 11,76 N. 
 
5) v = 2,4 m/s. 
 
6) (a) t ≈ 6,2 s. 
 
7) (a) �� = � ���
�
	 +
�
��, �
 =
�
� �
���
√�	 − √3��; (b) � =
��	�
� . 
 
8) (a) Fat ≈ 6,9 N; (b) P ≈ 26 N. 
 
9) (a)m2=m1(senθ + µCcosθ);(b)m2=m1(senθ - µCcosθ);(c)m1(senθ - µEcosθ)≤m2≤m1(senθ + µEcosθ).