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Lista de Exercícios Física I: Leis de Newton __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Professor: Data: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Aluno: 01. Um corpo de 3,00 kg sofre uma aceleração dada por (2,00 5,00 )a i j m/s². Encontre (a) a força resultante que age sobre o corpo e (b) o módulo da força resultante. R. (a) (6,00 15,0 )i j N (b) 16,2 N 02. Três forças que agem sobre um corpo são dadas por 1 ( 2,00 2,00 )F i j N, 2 (5,00 3,00 )F i j N e 3 ( 45,0 )F i N. O corpo sofre uma aceleração de módulo 3,75 m/s². (a) Qual a direção da aceleração? (b) Qual é a massa do corpo? (c) Se o corpo está inicialmente em repouso, qual é sua velocidade após 10,0 s? (d) Quais são as componentes da velocidade do corpo após 10,0 s? R. (b) 11,2 kg (c) 37,5 m/s (d) ( 37,5 0,893 ) /i j m s 03. Um saco de cimento pesando 325N está pendurado em equilíbrio por três cabos, como sugerido na figura abaixo. Dois dos cabos formam ângulos Ɵ1 = 60,0º e Ɵ2 = 40,0º com a horizontal. Supondo que o sistema esteja em equilíbrio, encontre as tensões T1, T2 e T3 nos cabos. R. 165 N 04. No sistema mostrado na figura, uma força horizontal xF age sobre um corpo de massa m2 = 8,00 kg. A superfície horizontal não tem atrito. Considere a aceleração do corpo deslizando em função de Fx. (a) Para quais valores de Fx o corpo de massa m1 = 2,00 kg acelera para cima? (b) Para quais valores de Fx a tensão na corda é zero? (c) Faça um gráfico da aceleração do corpo m2 por Fx. Inclua os valores de Fx de – 100N a +100N. R.(a) Fx > 19,6 N (b) Fx < -78,4 N 05. Dois corpos são conectados por uma corda leve que passa sobre uma polia sem atrito, como mostrado na figura. Considere que a rampa é sem atrito e m1 = 2,00 kg, m2 = 6,00 kg e Ɵ = 55º. (a) Desenhe diagramas de corpo livre para ambos corpos. Encontre (b) o módulo da aceleração dos corpos, (c) a tensão na corda e (d) a velocidade de cada corpo depois de 2,00 s de sua liberação do repouso. R. (b) 3,57 m/s² (c) 26,7 N (d) 7,14 m/s 06. Um carro de 1000 kg está puxando um trailer de 300 kg. Juntos, eles se movem para frente com uma aceleração de 2,15 m/s². Ignore qualquer força de arrasto do ar sobre o carro e todas forças de atrito sobre o trailer. Determine (a) a força resultante sobre o carro, (b) a força resultante sobre o trailer, (c) a força exercida pelo trailer sobre o carro e (d) a força resultante exercida pelo carro sobre a rodovia. R. (a) 2,15 x 10³ N (b) 645 N (c) 645 N (d) 1,02 x104 N 07. Dois blocos, cada um com massa de m = 3,50 kg, estão pendurados no teto de um elevador como mostrado na figura. (a) Se o elevador se move com uma aceleração para cima a de módulo 1,60 m/s², encontre as tensões T1 e T2 nas cordas superior e inferiores. (b) Se as cordas puderem suportar uma tensão máxima de 85,0 N. qual é a aceleração máxima que o elevador tem antes de uma corda romper? R. (a) 79,8 N e 39,9 N 08. Uma criança inventiva chamada Nick quer pegar uma maçã em uma árvore sem escalá-la. Sentado em uma cadeira conectada a uma corda que passa sobre uma polia sem atrito. Nick puxa a ponta solta da corda com uma força Lista de Exercícios Física I: Leis de Newton __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Professor: Data: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Aluno: tal que a balança de mola lê 250 N. O peso real de Nick é 320 N e a cadeira pesa 160 N. Os pés de Nick não estão tocando o chão. (a) Desenhe um par de diagramas mostrando as forças para Nick e a cadeira considerados como sistemas separados, e o outro diagrama para Nick e a cadeira considerados como um sistema. (b) Mostre que a aceleração do sistema é para cima e encontre seu módulo. (c) Encontre a força que o Nick exerce na cadeira. R. (b) 0,408 m/s² (c) 83,3 N 09. Considere que três blocos estão em contato um com o outro sobre uma superfície horizontal sem atrito, como mostrado na figura. Uma força horizontal F é aplicada a m1. Seja m1 = 2,00 kg, m2 = 3,00 kg, m3 = 4,00 kg e F = 18,0 N. (a) Desenhe um diagrama de corpo livre separado para cada bloco. (b) Determine a aceleração dos blocos. (c) Encontre a força resultante em cada bloco. (d) Encontre o módulo das forças de contato entre os blocos. (e) Você está trabalhando em um projeto de construção. Outro trabalhador está pregando um painel de gesso em um lado de uma parede divisória leve e você está do lado oposto, dando “suporte” ao apoiar as costas contra a parede, empurrando- a. A cada golpe do martelo você sente uma dor nas costas. O supervisor o ajuda a colocar um bloco pesado de madeira entre a parede e suas costas. Usando a situação analisada nas partes (a) a (d) como modelo, explique como essa mudança funciona para tornar seu trabalho mais confortável. R. (b) 2,00 m/s² (c)8,00 N, 6,00 N e 2,00 N (d) 14,0 N e 8,00 N 10. Que força horizontal deve ser aplicada a um bloco grande de massa M, mostrado na figura, para que os blocos permaneçam parados em relação a M? Assuma que todas as superfícies e polia não tenham atrito. Observe que a força exercida pela corda acelera m2. R. 1 2 1 2 (M m m )m g F m 11. Um bloco de massa m = 2,00 kg é liberado do repouso a h = 0,500 m acima da superfície de uma mesa, no topo de um plano inclinado com Ɵ = 30,0º, conforme mostrado na figura. O plano é fixado sobre uma mesa de altura H = 2,00 m. (a) Determine a aceleração do bloco enquanto ele desce pelo plano inclinado. (b) Qual é a velocidade do bloco quando ele sai da inclinação? (c) A que distância da mesa o bloco atingirá o chão? (d) Qual o intervalo de tempo decorrente entre o momento em que o bloco é liberado e o momento em que atinge o chão? (e) A massa do bloco afeta algum dos cálculos acima? R. (a) 4,90 m/s² (b)3,13 m/s² (c)1,35 m (d)1,14 s 12. Um carro acelera descendo uma colina partindo do repouso a 30 m/s a 6,00 s. Um brinquedo dentro do carro está pendurado por um fio no teto. A bola na figura representa o brinquedo de massa 0,100 kg. A aceleração é tal que o fio permanece perpendicular ao teto. Determine (a) o ângulo Ɵ e (b) a tensão no fio. R.(a) 30,7º (b) 0,843 N
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