Lista de exercícios Física II

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Lista de exercícios (Leis de newton, força de atrito e Plano inclinado)1 
 
1. (Tipler –ex. 7- p.119) Suponha que um corpo tenha sido enviado ao espaço, na direção das 
galáxias, estrelas ou de outros corpos celestes. Como sua massa é alterada? E seu peso? 
 
2. (Tipler – 26 p.120) Uma partícula de massa m está se movendo com velocidade inicial de 
25,0 m/s. Quando sobre ela atua uma força resultante de 15,0 N, ela para após percorrer uma 
distância de 62,5 m. Qual é o valor da massa m? (r. 3,00 kg) 
 
3. (Tipler – 29 p.120) Um projétil com massa de 1,8.10-3 kg movendo-se a 500 m/s colide com 
um grande bloco de madeira fixo e percorre 6 cm antes de parar. Admitindo que a aceleração do 
projétil seja constante, determine a força exercida pela madeira sobre ele. (r. -3,75 kN) 
 
4. (Tipler – 38 p.120) A aceleração da gravidade na Lua é de apenas 1/6 da gravidade na Terra. 
Um astronauta cujo peso na Terra é de 600N, está na superfície da Lua. Sua massa, quando 
medida na Lua será de (a) 600 kg (b) 100 kg (c) 61,2 kg (d)9,81 kg (e) 360 kg 
 
5. (Tipler – 46 p.121) Uma esfera de 100 N é mostrada suspensa por um sistema de cordas. Qual 
é a tração na corda horizontal? 
 
 
 
 
 
 
(r. 100 N) 
6. (Tipler – 27 p.120) Um corpo possui uma aceleração de 3 m/s2 quando a única força que atua 
sobre ele é F0. Qual será sua aceleração quando essa força for dobrada? (b) Um segundo corpo 
possui uma aceleração de 9m/s2 sob a influência de F0. Qual é a relação entre as massas dos dois 
corpos? (c) Se os dois corpos forem unidos, qual será a aceleração produzida pela força F0? (r. 
a) 6,00 m/s2; b) 1/3; c) 2,25 m/s2) 
 
7. (Tipler – 30- p.120) Um carrinho movendo-se sobre um trilho horizontal e linear possui um 
ventilador fixado a ele. O carrinho é posicionado em uma das extremidades do trilho, e o 
ventilador é ligado. Partindo do repouso o carrinho gasta 4,55 s para percorrer uma distância de 
1,5 m. A massa do carrinho somada á do ventilador é de 355 g. Admita que o carrinho faça todo 
450 
900 
o trajeto com aceleração constante. (a) qual é a força resultante exercida sobre o carrinho? (b) 
Pesos são adicionados ao carrinho até que sua massa seja de 722 g e o experimento é repetido. 
Quanto tempo será necessário para o carrinho percorrer a distância de 1,5 m nessas condições? 
Despreze os atritos. 
 
8. (Tipler – 32 p.120) Uma força F = (6N)i – (3N)j atua sobre um corpo de massa 1,5 kg. 
Determine a aceleração a. Quanto vale o módulo de a? (r. a = 4,47 m/s2 na direção θ= - 26,60 ou 
θ=3330) 
 
9. (Tipler – 69 p.125) Uma caixa de massa m2 = 3,5 kg repousa sobre uma superfície horizontal 
sem atrito, e é fixada através de cabos a outras duas caixas com massas m1 = 1,5 kg e m3 = 2,5 
kg, penduradas livremente, conforme a figura. Ambas as roldanas são consideradas sem atrito e 
sem massa. O sistema, inicialmente, é mantido em repouso. Após ser liberado, determine: (a) a 
aceleração de cada caixa e (b) a força de tração em cada cabo. (r. a) 1,31m/s2; b) 16,7 N e 
21,3N). 
 
 
 
 
 
 
10. (Tipler – 70 p.125) Dois blocos estão em contato sobre uma superfície horizontal sem atrito. 
Os blocos são acelerados através de uma força horizontal F aplicada a um deles (ver figura). 
Determine a aceleração e a força de contato para (a) valores genéricos da força e das massas e 
(b) para F = 3,2 N, m1 = 2 kg e m2 = 6 kg. 
 
 
 
11. (Tipler – 33 p.120) Uma única força de 12 N atua sobre uma partícula de massa m. A 
partícula parte do repouso e percorre, em linha reta, uma distância de 18 m em 6 s. Determine 
m. (r. 12,0 kg) 
 
12. (Tipler – 35 p.120) Quando um bloco de massa m1 é empurrado por uma força de 
determinado valor, ele se movimenta sobre um piso sem atrito com aceleração de 12 m/s2. 
m3 
m2 
m1 
F 
M1 
M2 
Quando um outro bloco de massa m2 é empurrado com uma força de mesmo módulo, sua 
aceleração é de 3 m/s2. (Ambas as forças são aplicadas horizontalmente.) a) Qual é a aceleração 
que essa força produzirá em um bloco cuja massa é igual a m2 – m1? A força continua sendo 
aplicada horizontalmente. B) Qual é a aceleração que essa força produzirá num bloco cuja 
massa seja igual a m2 + m1? (r.a) 4,00 m/s2; 2,40 m/s2) 
 
13. (Tipler – 39 p.120) Determine o peso de um estudante de 54 kg (a) em newtons e (b) em 
libras. (r. 530 N e 119 lb). 
 
14. (Tipler – 47 p.121) Um corpo de 10,0kg está sobre uma mesa sem atrito e sujeito a duas 
forças horizontais, 
1F

 e 2F

sendo F1 = 20,0N e F2 = 30,0N. Nessas condições calcular a 
aceleração a do corpo. Determine o valor de uma terceira força, 3F

 para que o corpo fique em 
equilíbrio estático. 
 
 
 
 
 
(r. F = (-26 N)i +(-5 N)j) 
 
14. (Sears & Zemansky –ex. 5.2 p.147) Na figura a seguir cada bloco suspenso possui peso W. 
As polias não possuem atrito e os fios têm peso desprezível. Calcule em cada caso a tensão T na 
corda em termos do peso W. Faça um diagrama para cada caso. 
 
 
15. Um trabalhador empurra uma caixa ao longo de um piso como indica a figura a seguir, 
aplicando uma força de 10 N de cima para baixo com um ângulo de 450 abaixo da horizontal. 
Determine as componentes horizontal e vertical da força. (r. (7,07 N)i – (7,07 N)j) 
 
 
Figura extraída de: Sears & Zemansky, Física 
 
 
450 
1F

 
2F

 300 
x 
 
 
 
 
16. Duas forças 
21 , FF

 atuam sobre um ponto. O módulo de 1F

 é 9,00N e sua direção forma um 
ângulo de 600 acima do eixo Ox no segundo quadrante. O módulo de 2F

 é 6,00N e sua direção 
forma um ângulo de 53,10 abaixo do eixo Ox no terceiro quadrante. Quais as componentes x e y 
da força resultante? Qual o módulo da força resultante? 
R : (Fr = 8,1 N i + 3 N j), módulo= 8,6 N. 
 
17. (Sears & Zemansky – ex. 4. 35 p.115) Dois adultos e uma criança desejam empurrar uma 
caixa apoiada sobre rodas no sentido x indicado na figura. Os dois adultos empurram com 
forças 
1F

 e 2F

. 
a) determine a menor força 
3F

que a criança deve exercer, sabendo que o atrito é desprezível. 
b) se a criança exerce a menor força mencionada no item anterior, e a caixa acelera a 2,00m/s2 
no sentido +x, qual a massa da caixa? 
 
 
18. Uma força vertical T

 está aplicada a um corpo de massa 5,00 kg nas vizinhanças da 
superfície da Terra. Calcular a aceleração do corpo se: a) T = 5,0 N; b) T = 10,0 N; c) T = 100,0 
N. 
 
 
 
19. (Sears & Zemansky –ex. 5.4 p.147) Um homem passa de um rochedo para outro se 
deslocando lentamente com as mãos por meio de uma corda esticada entre os rochedos. Ele pára 
e fica em repouso no meio da corda esticada. A corda se romperá se a tensão for maior do que 
2,50.104N e se a massa de nosso herói for maior ou igual a 90,0kg. 
Figura extraída de: Sears & Zemansky, Física 
 
 
T

 
P

 
a) se θ = 100 qual é a tensão na corda? B) Qual deve ser o menor valor de θ para a corda não se 
romper? 
 
 
20. (Halliday – P21-p.118) Um bombeiro que pesa 712 N escorrega por um poste vertical com 
uma aceleração de 3,00 m/s2, direcionada para baixo. Quais são (a) o módulo e (b) o sentido da 
força vertical exercida pelo bombeiro sobre o poste? (r. 494 N) 
 
21. (Tipler - Exemplo 4-2, pag. 96) Imagine que você está flutuando no espaço, longe de sua 
nave espacial. Felizmente, você dispõe de uma unidade de propulsão capaz de propiciar uma 
força constante F durante 3s. Após 3 s de acionamento da unidade, o seu deslocamento foi de 
2,25 m. Considerando que sua massa seja de 68 kg, determine F. 
(r. 34,0 N) 
 
22. (Tipler Ex. 33,pag 120) Uma única força de 12 N atua sobre uma partícula de massa m. A 
partícula parte do repouso e percorre, em linha reta, uma distância de 18 m em 6 s. Determine 
m. (r. 12,0 kg) 
 
23. (Tipler – 55 p.123) Uma caixa de 20kg está sobre uma rampa sem atrito com inclinação de 
150. O carregador levanta a corda fixada à caixa para que ela suba a rampa. Se a corda faz um 
ângulo de 400 com a direção horizontal, qual é a menor força F que o carregador deverá exercer 
para mover a caixa rampa acima? (r. 56,0 N). 
 
 
 
24. (Tipler – 61 p.123) EC 61. Um estudante de 65 kg deseja medir seu peso ficando de pé 
sobre um skate que desce uma rampa, conforme a figura. Admita que não haja atrito, de modo 
que a força exercida pela rampa sobre o skate seja normal à rampa. Qual é a indicação da 
balança para θ = 300? (r. 552 N) 
Figura extraída de: Sears & Zemansky, Física 
 
 
40
 
150 
F 
 
25. (Tipler – 57 p.123) O sistema mostrado na figura está em equilíbrio. Nessas condições, a 
massa m vale 
a) 3,5 kg b) 3,5.sen 400 kg c) 3,5. tg 400 kg d) nenhuma das respostas anteriores 
(r. d) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26. (Tipler – 22 p.157) Um bloco de madeira, puxado por uma corda horizontal, desliza sobre 
uma superfície horizontal com uma velocidade constante. A força trativa na corda é de 20 N e o 
coeficiente de atrito dinâmico entre as superfícies é de 0,3. A força de atrito é (a) impossível de 
ser calculada sem o conhecimento da massa do bloco; (b) impossível de ser determinada sem o 
conhecimento da velocidade do bloco; (c) igual a 0,3 N; (d) igual a 6 N; (e) igual a 20 N. (r. e) 
 
27. (Tipler – 26 p.157) Uma caixa pesando 600 N é empurrada ao longo de um piso horizontal 
com velocidade constante. A força exercida sobre a caixa é paralela ao piso e vale 250 N. Qual é 
o coeficiente de atrito dinâmico entre a caixa e o piso? (r. 0,417) 
 
28. (Tipler – 30 p.158) Um estudante cansado e sobrecarregado está tentando manter um grande 
livro de Física preso sob seu braço, conforme a figura. O livro tem uma massa de 10,2 kg, 
enquanto o coeficiente de atrito estático do livro contra o antebraço do estudante é 0,32 e o 
coeficiente de atrito estático do livro contra a camisa do estudante é de 0,16. (a) Qual é a força 
horizontal mínima que o estudante deve aplicar ao livro para evitar que ele caia? (b) Se o 
estudante pode exercer uma força de apenas 195 N, qual é a aceleração do livro quando ele 
3,5 kg 
3,2 m 
m 
400 
desliza sob seu braço? O coeficiente de atrito dinâmico do braço contra o livro é de 0,20 e o da 
camisa contra o livro é de 0,09. 
 
(r. (a) 208N; (b) – 4,27 m/s2) 
 
29. (Tipler – 35 p.158) Um bloco de massa m1= 250 g está em repouso sobre um plano que faz 
um ângulo θ = 300 com a horizontal. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e o plano é 
µd = 0,100. O bloco é unido a um segundo bloco de massa m2= 200 g, pendurado livremente 
através de um cabo que passa por uma polia sem atrito e sem massa. Após o segundo bloco cair 
por uma distância de 30,0 cm sua velocidade é de: (a) 83 cm/s; (b) 48 cm/s; (c) 160 cm/s; (d) 59 
cm/s; (e) 72 cm/s. 
 
 
(r.a) 
 
30. (Tipler, exemplo 5-7, pag. 142) Um carro está se movendo a 30 m/s em uma pista 
horizontal. Os coeficientes de atrito entre a pista e os pneus são µe = 0,5 e µd = 0,3. Qual será a 
distância de percurso do carro antes de parar se a) o carro é freado com um sistema de freios 
antiblocantes, de modo que a frenagem crítica é mantida e b) o carro é freado sem um sistema 
antiblocante, de modo que as rodas podem travar? 
(R: a)91,8 m, b) 153 m). 
 
31. (Tipler, ex. 25, pag 157) Um operário empurra com uma força horizontal de 500 N um 
caixote de 100 kg inicialmente em repouso sobre um tapete grosso e felpudo. Os coeficientes de 
atrito estático e dinâmico são 0,6 e 0,4 respectivamente. Determine a força de atrito exercida 
pelo tapete sobre o caixote. (Resp: a caixa não se move pois a força de atrito estático máxima é 
maior do que a força aplicada, fat = fe = 500 N). 
 
m1 
m2 
θ 
32. (Tipler, ex. 27, pag 158) O coeficiente de atrito estático entre os pneus de um carro e uma 
pista horiontal é µe = 0,6. Se a força resultante atuante sobre o carro é a força de atrito estático 
exercida pela pista, a) qual é o módulo da aceleração máxima do carro quando ele é freado? B) 
Qual é a menor distância de parada do carro se ele inicialmente se movimenta a 30 m/s? (Resp: 
a) – 5,89 m/s2, b) 76,4 m). 
 
33. (Tipler, ex. 33, pag 158) Um bloco de 3 kg repousa sobre uma estante horizontal. Ele é 
fixado a um bloco de 2 kg através de um cabo leve. A) Qual é o menor coeficiente de atrito 
estático de modo que os blocos permaneçam em repouso? B) Se o coeficiente de atrito estático 
for menor do que o obtido no item A) e se o coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a 
estante é de 0,3, determine o tempo gasto para o bloco de 2 kg cair por 2 m até o piso se o 
sistema parte do repouso. 
 (r. (a) 0,667; (b)2,16 m/s2 e 1,36 s) 
33. (Tipler, ex. 39, pag 159) A um bloco de 4,5 kg é dada uma velocidade inicial de 14 m/s, de 
modo que ele sobe um plano com inclinação de 37º com a horizontal. Quando seu deslocamento 
é de 8,0 m, sua velocidade de subida diminui para 5,2 m/s. Determine: a) o coeficiente de atrito 
dinâmico entre o bloco e o plano, b) o deslocamento do bloco à partir do ponto de partida até o 
tempo em que ele momentaneamente atinge o repouso e c) a velocidade do bloco quando ele 
atinge novamente seu ponto de partida. 
(Resp: a) aproximadamente 0,59; b) 9,2 m, c) 4,8 m/s).