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Lista 03 - Leis de Newton (Sem atrito)

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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 
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Professor: Data: 
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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