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FÍSICA I - ENGENHARIA - UMC - 1 semestre 2016 Profª DrªClaudia Braga 1/4 EQUILÍBRIO ESTÁTICO e FORÇA ELÁSTICA (Sears & Zemanky – Young & Freedman – FISICA I – MECÂNICA) 1. Um bloco de massa igual a 4,5 kg é colocado sobre um plano inclinado de um ângulo igual a 27º em relação à superfície horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e o piso é igual a 0,15. a) faça um diagrama de corpo livre para o bloco. b) o bloco irá deslizar sobre o plano? Por quê? 2. Um trenó, pesando 70 N, está em repouso sobre um plano inclinado de ângulo igual a 30º em relação à horizontal. Entre o trenó e o piso o coeficiente de atrito estático é de 0,22 e o coeficiente de atrito cinético é de 0,13. a) faça um diagrama de corpo livre para o trenó indicando todas as forças que atuam sobre ele. b) encontre a intensidade de força paralela ao plano que impedirá o trenó de iniciar a deslizar plano abaixo. 3. Um elevador pesando 500 N está pendurado a um suporte por dois cabos conforme a Figura abaixo. a) Calcule o valor da tensão no cabo 1; b) Calcule o valor da tensão no cabo 2. 4. Suponha que um bloco seja colocado sobre uma superfície áspera inclinada em um ângulo φ em relação à horizontal. O ângulo φ é aumentado até que o bloco inicie seu movimento. Qual é a relação do coeficiente de atrito estático com o ângulo crítico, φc , no qual o bloco começa a se mover ? 5. Um bloco de massa igual a 1,0 kg repousa em equilíbrio sobre um plano inclinado. Esse plano tem comprimento igual a 50 cm e alcança uma altura máxima em relação ao solo igual a 30 cm. Calcule o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano inclinado. 6. Uma força horizontal de 12 N empurra um bloco pesando 5,0 N contra uma parede vertical. O coeficiente de atrito estático entre a parede e o bloco vale 0,60 e o coeficiente de atrito cinético é igual a 0,40. Suponha que o bloco inicialmente esteja parado. a) o bloco irá se mover? Por quê? b) em notação de vetor unitário, qual é a força que a parede exerce sobre o bloco? 30° 60º T1 T2 T3 FÍSICA I - ENGENHARIA - UMC - 1 semestre 2016 Profª DrªClaudia Braga 2/4 7. Um motor, com peso P está suspenso por uma corrente que está ligada por um anel a duas outras correntes: uma amarrada ao teto e a outra presa na parede. Despreze o peso das correntes e do anel. Encontre as tensões nas três correntes em função do peso P. 8. Um fio segura uma bola sólida e uniforme de massa m sobre uma rampa inclinada, que forma um ângulo de 35 º acima do plano horizontal. Considere que a rampa seja perfeitamente lisa. a) calcule a força que a superfície da rampa exerce sobre a bola; b) calcule a tensão no fio. F x y 35 º 60 º T3 T2 T1 T FÍSICA I - ENGENHARIA - UMC - 1 semestre 2016 Profª DrªClaudia Braga 3/4 9. Uma bola sólida e uniforme, de massa igual a 45,0 kg e diâmetro igual a 32,0 cm, está presa a um suporte vertical, livre de atrito, por um fio de 30,0 cm de comprimento e massa desprezível. a) faça um diagrama do corpo livre para a bola e use-o para encontrar a tensão no fio; b) encontre a força que a bola exerce sobre a parede. 10. Uma mola tem constante elástica K=4,0kN/m. Quando ela for comprimida em 50cm, qual será a força elástica? 11. Para proteção e conforto, os tênis modernos são equipados com amortecedores constituídos de molas. Um determinado modelo, que possui três molas idênticas, sofre uma deformação de 4 mm ao ser calçado por uma pessoa de 84 kg. Considerando-se que essa pessoa permaneça parada, calcule a constante elástica de uma das molas em kN/m. 12. Uma pessoa com massa de 80Kg está sobre uma plataforma cuja base é formada por 4 molas idênticas. Calcule a constante elástica das molas, sabendo que as molas sofreram deformação de 2 cm. 13. Um corpo de 10kg, em equilíbrio, está preso à extremidade de uma mola, cuja constante elástica é 150N/m. Calcule a deformação da mola. l = 30 cm r 50 cm FÍSICA I - ENGENHARIA - UMC - 1 semestre 2016 Profª DrªClaudia Braga 4/4 Respostas: 1 - b) o bloco irá deslizar pois a força de atrito estático é menor do que a componente x do peso. 2 - b) 21,66 N 3 - a) 250 N b) 433 N 4 - tg (c) = e 5 - = 0,75 6 - a) o bloco irá se mover pois a força peso é maior do que a força de atrito estático. b) FN = (-12 N) i 7 - T2 = 0,5774.P T3 = 1,1547.P 8 - a) FN = 0,819 P + 0,574 T b) T = 0,7002 P 9 - a) T = 470,35 N b) Tx = 163,57 N 10 - 2.000 N 11 - k = 34,34 kN/m 12 - k = 9,81 kN/m 13 - x = 0,654 metros
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