Lista de Exercicios - Física [Leis de Newton e Trabalho]

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Segunda Lista de Exercícios de Física Geral e Experimental I 
Leis de Newton, Trabalho e Energia 
 
Questões Conceituais 
 
Nas questões conceituais marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. 
 
Questão 1 - Com relação as leis de Newton, 
1.( ) A tendência de um corpo em permanecer deslocando-se, uma vez iniciado o movimento, 
resulta de uma propriedade denominada inércia. 
2.( ) A aceleração de um corpo possui a mesma direção e o mesmo sentido de qualquer força 
que atue sobre ele. 
3.( ) Os referenciais para os quais as leis de Newton são válidas são chamados de referenciais 
inerciais. 
4.( ) Quando dois corpos interagem, as forças que cada corpo exerce sobre o outro são iguais 
em módulo e sentido. 
 
Questão 2 - Sobre as leis de Newton. 
1.( ) No R3 um objeto encontra-se estático em relação a um determinado referencial se ΣFx=0, 
ΣFy=0 e ΣFz=0. 
2.( ) Se uma força é conservativa, então existe um campo escalar associado a ela. 
3.( ) A força de atrito pode ser associada a um campo escalar. 
4.( ) A unidade de força no SI é dado em Newton (N) que significa kg.m/s². 
 
Questão 3 - Sobre as leis de Newton. 
1.( ) Toda força corresponde à interação entre dois corpos, de modo que não é possível que 
um corpo aplique uma força em si mesmo. 
2.( ) A terceira lei de Newton, de ação e reação, não vale quando há mais de dois corpos 
interagindo entre si. 
3.( ) Pela segunda lei de Newton, a variação de velocidade de uma partícula de massa 
constante é sempre paralela à resultante das forças que nela atuam. 
4.( ) Enquanto uma pessoa está sentada em uma cadeira, esta o empurra para cima com a 
força Normal. Essa força é igual ao peso da pessoa e atua na mesma direção, mas no sentido 
contrário. A força normal é a reação ao peso, pela terceira lei de Newton. 
 
Questão 4 - Sobre a força normal. 
1.( ) Esta é sempre perpendicular à superfície. 
2.( ) Em um plano inclinado com q maior que zero em relação a horizontal, a normal é igual ao 
peso. 
3.( ) Uma força normal pode ter direção vertical para baixo. 
4.( ) Suponha que você esteja parado sobre duas balanças com o seu peso igualmente 
dividido entre as duas. A leitura em cada balança é o valor do seu peso. 
 
Questão 5 - Sobre a força de atrito. 
1.( ) A força de atrito é proporcional à força normal, onde esta constante de proporcionalidade 
é conhecida como coeficiente de atrito. 
2.( ) A força de atrito tem sentido contrário ao do movimento. 
3.( ) O gráfico Fat versus N (normal) é representado por uma reta onde o coeficiente angular é 
o coeficiente de atrito m. 
4.( ) A força de atrito está relacionada a força eletromagnética. 
 
Universidade Federal do Recôncavo da Bahia 
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas 
Professores: Clélio Gomes, Manuela Arruda e Rogelma Ferreira 
Semestre 2014.1 
Questão 6 - Sobre a força de atrito, 
1.( ) Se um corpo permanece imóvel, a força de atrito estático e a componente da força 
paralela à superfície se equilibram. 
2.( ) Se um corpo começa a deslizar sobre a superfície, o módulo da força de atrito diminui 
rapidamente. 
3.( ) Os coeficientes de atrito, estático e cinético, possuem a mesma unidade de força. 
4.( ) A força de atrito nem sempre é paralela à superfície. 
 
Questão 7 - Sobre a lei de Hooke. 
1.( ) O gráfico F versus ∆x é representado por uma reta onde a constante elástica k é o 
coeficiente angular. 
2.( ) O campo escalar associado à força elástica é dado por U = kDx2/2 e é a energia potencial 
elástica. 
3.( ) A energia potencial elástica U pode ser negativa. 
4.( ) Uma mola ideal é um exemplo prático da lei de Hooke. 
 
Questão 8 - Sobre o trabalho. 
1.( ) O trabalho é uma grandeza escalar e está associada a energia. 
2.( ) Se fizermos o gráfico F versus d (distância), o trabalho será igual a área abaixo da curva. 
3.( ) O trabalho é sempre positivo. 
4.( ) Pode existir trabalho não nulo quando a distância percorrida é nula. 
 
Questão 9 - Sobre trabalho, energia cinética e potência. 
1.( ) Como trabalho e energia, potência é uma grandeza escalar. 
2.( ) O teorema do trabalho-energia cinética é uma importante relação deduzida das leis de 
newton, aplicável a uma partícula. 
3.( ) Se uma partícula se move em trajetória circular, o trabalho total realizado sobre ela é 
necessariamente zero. 
4.( ) A força gravitacional não pode realizar trabalho sobre um corpo, porque ela não é uma 
força constante. 
 
Questão 10 - Sobre o trabalho das forças, podemos afirmar: 
1. ( ) O trabalho da força gravitacional da Terra atuando sobre um corpo qualquer, que se 
move de um ponto A até um ponto B, depende da trajetória que o corpo segue entre os pontos 
A e B. 
2.( ) O trabalho de qualquer força sobre um corpo, calculado em um circuito fechado (pontos 
inicial e final idênticos), é sempre nulo. 
3.( ) Se o trabalho resultante realizado por forças externas sobre uma partícula é zero o 
módulo da sua velocidade não é alterado. 
4.( ) Como a força de atrito não é conservativa, o seu trabalho depende do caminho percorrido 
pelo objeto. 
 
Questão 11 - Sobre energia podemos afirmar. 
1.( ) Se a velocidade de uma partícula é dobrada a sua energia cinética também é dobrada. 
2.( ) Um bloco de massa m é derrubado do quarto andar de um edifício e bate na calçada com 
velocidade v. Desconsiderando o atrito, se o bloco for derrubado do décimo sexto andar a 
velocidade com que bate na calçada será 2v. 
3.( ) A energia cinética pode ser negativa. 
4.( ) A energia potencial pode ser negativa. 
 
Questão 12 - Sobre potência e energia. 
1.( ) A potência é diretamente proporcional ao trabalho realizado e inversamente proporcional 
ao tempo gasto para realizá-lo. 
2.( ) A energia cinética é a energia da partícula livre e está associada à velocidade. 
3.( ) Quão maior for a velocidade, menor será a energia cinética. 
4.( ) A energia potencial gravitacional é maior, a medida que a altura aumenta. 
 
Questão 13 - Sobre energia e conservação da energia. 
1.( ) A energia mecânica de um sistema é conservada se as forças presentes são 
conservativas. 
2.( ) Numa queda livre, a velocidade do objeto aumenta devido a conservação da energia. 
3.( ) A natureza privilegia a minimização da energia. 
4.( ) A energia mecânica pode ser conservada com a ação de uma força de atrito. 
 
Questão 14 - Com relação a força conservativa, 
1.( ) Apenas forças conservativas podem realizar trabalho. 
2.( ) Uma força conservativa é uma força para a qual o trabalho realizado sobre qualquer 
caminho fechado é zero. 
3.( ) Se apenas forças conservativas atuam sobre uma partícula, a energia cinética da 
partícula não pode variar. 
4.( ) Se, para uma partícula restrita ao eixo x, uma força conservativa aponta para a direita, 
então a energia potencial associada à força cresce enquanto a partícula se move para a 
esquerda. 
 
Questão 15 - Sobre forças conservativas e não conservativas podemos afirmar 
1.( ) O trabalho realizado por forças conservativas depende da trajetória. 
2.( ) Quando forças são conservativas, a energia total E da partícula permanece constante. 
3.( ) O trabalho não conservativo representa uma transferência de energia. 
4.( ) Se o trabalho realizado por uma força ao longo de um caminho fechado é diferente de 
zero necessariamente esta força é não conservativa. 
 
Problemas 
 
Questão 1 - Um ponto material move-se no plano XY, sob a ação de uma força constante 
cujas componentes são Fx = 6 N e Fy = - 7 N, quando t = 0, x = 0, y = 0, vx = - 2 m/s e vy = 0. 
Calcule o módulo da posição e da velocidade do ponto no instante t = 2 s. Admita que a massa 
da partícula é 16 kg. 
 
Questão 2 - Na figura 1, três blocos conectados são puxados para a direita sobre uma mesa 
horizontal sem atrito por uma força de módulo T3 = 65 N. Se m1 = 12 kg, m2 = 24 kg e m3 = 
31kg, calcule (a)o módulo da aceleração do sistema, (b) a tensão T1 e (c) a tensão T2. 
 
Questão 3 - No sistema da figura 2, mA = 4,5 kg, mB = 12 kg e g = 10 m/s2. Os fios e as polias 
são ideais. (a) Qual a aceleração dos corpos?, (b) Qual a tração no fio ligado ao corpo A? 
 
Questão 4 - Um operário usa seu próprio esforço braçal para elevar-se juntamente com sua 
plataforma de trabalho, como mostra a figura 3. Os cabos e a roldana têm pesos desprezíveis, 
e a roldana é livre de atrito. (a) Calcule a intensidade das forças de tensão e normal atuando 
sobre o operário, a intensidade da força T atuando sobre a roldana indicadas na figura, quando 
o operário, juntamente com a plataforma, têm aceleração cuja componente vertical vale a. A 
sua resposta deve ser em função de m, M, g, a. 
 
Questão 5 - O bloco B da figura 4 pesa 711 N. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a 
mesa é 0,25; o ângulo é 30 graus; suponha que o trecho da corda entre o bloco B e o nó é 
horizontal. Determine o peso máximo do bloco A para o qual o sistema permanece em 
repouso. 
 
Questão 6 - Segundo a figura 5, calcule o coeficiente de atrito entre o bloco A e a superfície 
se: (a) O sistema se move em movimento retilíneo uniforme. (b) O sistema se move com 
aceleração constante a. Dados: O bloco A tem massa m e o bloco B massa M, com M > m. O 
coeficiente de atrito estático e cinético entre B e a superfície são �� e ��, respectivamente. 
 
Questão 7 - Num local onde a aceleração gravitacional 
tem módulo 10 m/s2, dispõe-se o conjunto da figura 6, no 
qual o atrito é desprezível, a polia e o fio são ideais. 
Nestas condições, a intensidade da força que o bloco A 
exerce no bloco B é: 
 
Questão 8 - O bloco A (figura 7) tem massa 2 kg e o B 4 kg. O coeficiente de atrito estático 
entre todas as superfícies de contato é 0,25. Se g 10 m/s2, qual a força F aplicada ao bloco B 
capaz de colocá-lo na iminência de movimento? 
 
Questão 9 - A figura 8 representa uma roda gigante que gira com velocidade angular constante 
em torno do eixo horizontal fixo que passa por seu centro C. Numa das cadeiras há um 
passageiro, de 60 kg de massa, sentado sobre uma balança de mola (dinamômetro), cuja 
indicação varia de acordo com a posição do passageiro. No ponto mais alto da trajetória o 
dinamômetro indica 234 N e no ponto mais baixo indica 954 N. Considere a variação do 
comprimento da mola desprezível quando comparada ao raio da roda. Calcule o valor da 
aceleração local da gravidade. 
 
Questão 10 - Em um pendulo cônico, figura 9, um peso descreve uma circunferência horizontal 
com velocidade angular w. Calcule a tensão na corda e o ângulo que ela faz com a vertical 
para o caso em que M = 12 kg, L = 1,16 m e w = 30 rad/s. 
 
Questão 11 - Uma partícula segue uma trajetória dada em função do tempo pelo vetor posição 
r = 2t i + 3t² j (SI). Uma das forças que atuam sobre a partícula é dada por: F = 2 i + 1,5 j. (a) 
Determine a potencia instantânea devido a força F. (b) Determine o trabalho realizado por esta 
força no intervalo de tempo de t = 0 até t = 2 s. 
 
Questão 12 - A Figura 10 mostra três forças aplicadas a um baú que se desloca 3 m para a 
esquerda sobre um piso sem atrito. Os módulos das forças são F1 = 5 N, F2 = 9 N e F3 = 3 N; o 
ângulo indicado é 60 graus. No deslocamento, (a) qual é o trabalho total realizado sobre o baú 
pelas três forças e (b) a energia cinética do baú aumenta ou diminui? 
 
Questão 13 - Na Figura 11, uma força constante Fa de módulo 82N é aplicada a uma caixa de 
sapatos de 3 kg a um ângulo ϕ = 53°, fazendo com que a caixa se mova para cima a o longo de 
uma rampa sem atrito com velocidade constante. Qual é o trabalho realizado sobre a caixa por 
Fa após a caixa ter subido uma distância vertical h = 0,150 m? 
 
Questão 14 - A única força que age sobre um corpo de 2,0 kg enquanto se move no semieixo 
positivo de um eixo x tem uma componente Fx = -6x N, com x em metros. A velocidade do 
corpo em x = 3,0m é 8,0 m/s. (a) Qual é a velocidade do corpo em x = 4; 0 m? (b) Para que 
valor positivo de x o corpo tem uma velocidade de 5,0 m/s? 
 
Questão 15 - Uma partícula move-se sob a ação de um campo de forças descrito por uma das 
seguintes funções de energia potencial: 
a) U(x) = axn b) U(y) = byn c) U(x,y) = cxy d) U(x,y,z) = cxyz e) U(x,y,z) = k(x² + y² + z²). 
Em cada caso, exprima o campo de forças numa forma vetorial. 
 
Questão 16 - Duas crianças (João e Maria) brincam de acertar, com uma bolinha lançada por 
um revólver de brinquedo situado na mesa, uma caixinha colocada no chão a 2,20 m da borda 
da mesa (figura 12). João comprime a mola 1,10 cm, mas a bolinha cai 27,0 cm antes da caixa. 
De quanto deve a mola ser comprimida por Maria para atingir o alvo? 
 
Questão 17 - Na figura 13, um bloco desliza de A para C em uma rampa sem atrito e depois 
passa para uma região horizontal CD onde está sujeito a uma força de atrito. A energia cinética 
do bloco aumenta, diminui ou permanece constante (a) na região AB, (b) na região BC e (c) na 
região CD? (d) A energia mecânica do bloco aumenta, diminui ou permanece constante nessas 
regiões? 
 
Questão 18 - A energia potencial de um carrinho em uma montanha-russa varia, como mostra 
a figura a 14. Sabe-se que em x = 2 m, a energia cinética é igual a 2 J, e que não há atrito, 
sobre o carrinho, entre as posições x = 0 e x = 7 m. Desprezando a resistência do ar, 
determine: (a) a energia mecânica total do carrinho. (b) a energia cinética e potencial do 
carrinho na posição x = 7 m (c) a energia cinética em x = 5m. 
 
Questão 19 - Um bloco de massa m é abandonado de uma altura h (ponto A na figura 15) em 
uma rampa; o atrito entre o bloco e a rampa é desprezível. A partir do ponto B a trajetória do 
bloco é horizontal e ele encontra uma mola (de constante elástica k) no ponto C. No trecho BC, 
de comprimento d=h, há atrito entre o bloco e a superfície (coeficiente de atrito 2/3), enquanto à 
direita do ponto C o atrito é desprezível. (a) De quanto a mola é comprimida? (b) O bloco 
conseguirá subir a rampa novamente? Em caso afirmativo, determine a altura atingida; em 
caso negativo, determine a que distância do ponto B o bloco parará? 
 
Questão 20 - Um pequeno corpo, de massa m, desliza ao longo do loop mostrado na figura 16 
sem atrito. O raio do loop é R. Quando m está na posição mais baixa, sua velocidade é vo. (a) 
Qual é o valor mínimo (vm) de vo para o qual m percorrerá todo o trilho sem perder contato com 
ele? (b) Qual a força resultante que atua sobre o corpo no ponto Q? 
 
Questão 21 - Um praticante de esqui sobre gelo, inicialmente em repouso, parte da altura h 
em uma pista sem atrito, conforme indica a figura 17. Sabendo-se que sua velocidade é de 20 
m/s no ponto A, calcule a altura h, em metros. 
 
Questão 22 - A figura 18 mostra a aceleração de uma partícula de 2,00 kg sob a ação de uma 
força Fa que desloca a partícula ao longo de um eixo x, a partir do repouso, de x = 0 a x = 9 m. 
A escala vertical do gráfico é definida por a1 = 6,0 m/s². Qual é o trabalho realizado pela força 
sobre a partícula até a partícula atingir o ponto (a) x = 4,0 m, (b) x = 7,0 m e (c) x = 9,0 m? 
Quais são o módulo e o sentido da velocidade da partícula quando ela atinge o ponto (d) x = 
4,0 m, (e) x = 7,0 m e (f) x = 9,0 m. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 - Questão 4 
Figura 1 - Questão 2 
Figura 5 - Questão 6 
Figura 6 - Questão 7 Figura 7 - Questão 8 Figura 8 - Questão 9 
Figura 9 - Questão10 
Figura 10 - Questão 12 Figura 11 - Questão 13 Figura 12 - Questão 16 
Figura 4 - Questão 5 
Figura 2 - Questão 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gabarito 
 
Questões Conceituais 
 
Questão1-1.V2.F3.V4.F, Questão2-1.V 2.V 3.F 4.V, Questão3-1.V,2.F,3.V,4.F, Questão4-
1.V,2.F,3.V,4.F, Questão5-1.V2.V3.V4.V, Questão6-1.V2.V3.F4.F, Questão7-1.V2.V3.F4.V, 
Questão8-1.V2.V3.F4.F, Questão9-1.V2.V3.F4.F, Questão10-1.F2.F3.V4.V, Questão11-
1.F2.V3.F4.V, Questão12-1.V2.V3.F4.V, Questão13-1.V2.V3.V4.F, Questão14-1.F2.V3.F4.V, 
Questão15-1.F2.V3.V4.V, 
 
Problemas 
 
Questão1- r = 3,37 m, v = 1,53 m/s Questão2- (a) 0,970 m/s², (b) 11,6 N Questão3- 54 N 
Questão4- T1=(M+m)(g+a)/2 N=(M-m)(g+a)/2, T=2T1=(M+m)(g+a) Questão5- 1x102 N 
Questão6- (a) �� =
���	
����
���
����
�
 (b) �� =
����
�������������	
�
�� ��
�
 Questão7- 32 N 
Questão8- 20 N Questão9- 6 m/s² Questão10- 12528,0 N, 89,46° Questão11- (a) 4 + 9t, (b) 
26 J Questão12- (a) 1,50 J, (b) aumenta Questão13- 4,41 J Questão14- (a) 6,6 m/s, (b) 4,7 m 
Questão15- (a) F = - anxn-1 i, (b) F = - bnyn-1 j, (c) F = - cy i - cx j, (d) F = - cyz i - cxz j - cxy k, 
(e) F = - 2kx i - 2ky j - 2kz k, Questão16- 1,25 m Questão17- (a) aumenta. (b) diminui. (c) 
diminui. (d) permanece constante em AB e BC e diminui em CD Questão18- (a) 14 J, (b) 6J, (c) 
14 J Questão19- (a) x = ( 2mgh / 3k)1/2, (b) Não. Ele não subirá a rampa e pára em d/2 
Questão20- (a) (5Rg)1/2 , (b) (10)1/2mg Questão21- -40 m Questão22- (a) 42 J, (b) 30 J, (c) 12 
J, (d) 6,5 m/s, eixo +x, (e) 5,5 m/s, eixo +x, (f) 3,5 m/s, eixo +x. 
 
Figura 13 - Questão 17 Figura 14 - Questão 18 
Figura 15 - Questão 19 
Figura 16 - Questão 20 
Figura 17 - Questão 21 Figura 18 - Questão 22