lista 5 forca e movimento

Prévia do material em texto

Lista5: Força e Movimento 
 
1 
 
 
 
Lista 5: Força e Movimento 
 
NOME:______________________________________________________________________ 
Matrícula: Turma: Prof. : 
Importante: 
i. Ler os enunciados com atenção. 
ii. Responder a questão de forma organizada, mostrando o seu raciocínio de forma coerente. 
iii. Analisar a resposta respondendo: ela faz sentido? Isso lhe ajudará a encontrar erros! 
 
1. A figura abaixo mostra o gráfico da aceleração versus força para três objetos puxados por ligas de 
borracha. A massa do objeto 2 é de 0,20kg. Quase são as massas dos objetos 1 e 3? Explique seu raciocínio. 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
2 
 
 
2. O período de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada do seu comprimento. Um pêndulo com 2,0 m 
de comprimento possui um período de 3,0 s. Qual é o período de um pêndulo com 3,0m de comprimento? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
3 
 
3. Um disco de hóquei de 0,30kg desliza sobre uma superfície horizontal. Dois tacos atingem o disco 
simultaneamente, exercendo forças no disco como apresentadas na figura. As magnitudes das 
forças e as suas direções estão representadas na figura. (a) Determine o vetor força resultante e o 
vetor aceleração do disco. (b) Se o disco se move a velocidade variável, determine o vetor força 
resultante, sua direção e sentido. Explicar. (c) Se um terceiro taco atingir, também simultaneamente 
com as duas, o disco que fica em repouso, determine o vetor da terceira força. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
4 
 
4. Os itens de (a) a (d) descrevem uma situação específica. Para cada uma, desenhe um diagrama de 
movimento, um diagrama de identificação das forças exercidas sobre o objeto e um diagrama de 
corpo livre do objeto. 
(a) Seu livro de física está escorregando sobre a mesa inclinada. 
(b) Um foguete experimental dos alunos de engenharia é lançado diretamente para cima, acaba o 
combustível e retorna ao solo. 
(c) Uma ginasta acaba de se impulsionar em um trampolim. Ela ainda está se movendo para baixo 
enquanto o trampolim se curva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
5 
 
5. Uma única força, com componente Fx, é exercida sobre um objeto de 2,0 kg enquanto se move ao 
longo do eixo x. (a) Um gráfico de Fx versus t é mostrado na figura. Desenhe um gráfico da 
aceleração, ax versus t, para este objeto. (b) Considere que 
o objeto possui velocidade vx0 = -0.50m/s em t = 0. Qual 
será sua velocidade em t = 4,0s? (c) Desenhe o diagrama 
de movimento durante a aplicação da força. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
6 
 
 
Questões 
 
1. A segunda lei de Newton é dada por F = m a. Logo, m a é uma força? Explique 
2. A figura abaixo à esquerda mostra um tubo oco formando três quartos de um círculo. Ele está 
colocado, deitado, sobre uma mesa horizontal. Uma bola é colocada em movimento no tubo em alta 
velocidade. Quando ela emerge pela outra extremidade, ela segue a trajetória A, B ou C? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Qual das bolas de basquete da figura, acima à direita, , se for o caso, está em equilíbrio? Explique. 
 
4. E um objeto encontra-se em repouso, você pode concluir que não existem forças exercidas sobre ele? 
Explique. 
5. É possível que a força de atrito sobre um objeto tenha o mesmo sentido do movimento? Em caso 
afirmativo, dê um exemplo. Em caso negativo, por que não? 
Exercícios e Problemas 
 
1. Um carro guincho puxa o automóvel atolado num banco de areia. Desenhe o diagrama de corpo livre, 
identificando as forças envolvidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Um bloco de madeira de 3,0 kg é empurrado contra uma parede vertical de madeira pela força F 
mostrada na figura abaixo. Desenhe o diagrama de corpo livre, identificando as forças envolvidas, 
quando o bloco (a) permanece em repouso, (b) escorrega para baixo a velocidade constante e (c) escorrega 
para cima a velocidade crescente. 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício corrigido em monitoria 
3. Uma única força, com componente Fx, figura acima, é exercida sobre um objeto de 500 g enquanto se 
move ao longo do eixo x. (a) Um gráfico de Fx versus t é mostrado na figura. Desenhe um gráfico da 
aceleração (ax versus t) para este objeto. (b) Considere que o objeto possui velocidade vx0 = 0,50m/s em t= 
0. Qual será sua velocidade em t = 4,0s? (c) Desenhe o diagrama de movimento durante a aplicação da 
força. 
 
4. Refaça o diagrama de movimento mostrado na figura, e depois 
desenhe um vetor ao lado de cada um deles mostrando a orientação 
da força resultante exercida sobre o objeto. Explique seu raciocínio. 
(b) Redija uma curta descrição de um objeto real para o qual o 
diagrama de movimento desenhado seja apropriado. 
 
 
5. Uma caixa de papelão move para cima ao longo do plano 
inclinado rugoso com velocidade inicial vo. Desenhe o diagrama de 
movimento da caixa, o diagrama de corpo livre, identificando as 
forças envolvidas e a orientação do vetor aceleração da caixa. 
 
 
 
 
6. Um saco de guloseimas encontra-se sobre o assento de seu carro quando você para em um semáforo 
vermelho. O saco não escorrega sobre o assento. Desenhe um diagrama de movimento, um diagrama de 
corpo livre para o saco identificando as forças. 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
8 
 
Exercício corrigido em monitoria 
7. A massa m de um pêndulo de comprimento L do fio fixo no teto move para direita e para esquerda em 
relação à linha tracejada. O fio faz um ângulo θ. Desenhe um diagrama de movimento, identificando a 
força resultante e a aceleração e um diagrama de corpo livre para a massa 
quando ela move da linha tracejada (a) para esquerda e (b) no retorno à essa 
linha indicando posições onde a velocidade e aceleração são nulas e não nulas. 
 
 
 
 
8. Um bloco de 4,00 kg desliza ao longo de uma superfície horizontal em direção x-positiva a velocidade 
constante. A tensão T na corda é de 25,0 N e o ângulo θ que ela faz 
com a horizontal é de 30,00. (a) Faça o diagrama de posição 
indicando os vetores aceleração e a força resultante. Se não 
existir(em), indique igual a zero. (b) Desenhe o diagrama de corpo 
livre. 
 
 
9. Você empurra um corpo, inicialmente em repouso, em um assoalho sem atrito com uma velocidade 
constante por um intervalo de tempo ∆t, o que resulta em uma velocidade final v para o corpo. Você, 
então, repete a experiência, mas com uma força que é duas vezes maior. Que intervalo de tempo é 
necessário agora para atingir a mesma velocidade final v? (a) 4 ∆t, (b) 2 ∆t, (c) ∆t, (d) ∆t/2, (e) ∆t/4 
 
10. Um corpo não sofre aceleração. Qual das seguintes afirmações não pode ser verdadeira para o corpo? 
(a) Uma força única age sobre o corpo. (b) Nenhuma força age sobre o corpo. (c) Forças agem sobre o 
corpo, mas elas se cancelam. (d) O corpo não sofre aceleração, significa que ela é constante, logo a 
força é única e é constante. 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
9 
 
 
Respostas: 
 
1. N: Normal; T: Tensão ; FG:Gravidade 
 
 
 
 
 
2. (a) N: Normal; F: Força genérica ; 
 fe: Atrito estático; FG: Gravidade 
 
 
 
 
 
 
 (b) f c : Atrito cinético 
 
 
 
 
 
 (c) 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
10 
 
3. F = m a => a = F/m 
 ( a) Valores das acelerações em F=3,0N e F=-0,5N: 
21,5 3,0 /
0,5
a m s= = ; 
 
20,5 1,0 /
0,5
a m s
−
= = − 
 Gráfico : 
 
 
(b) ( )
tf
f i
ti
v v a t dt− = ∫ 
ti =0, vi = 0,50m/s. 
Em t=2,0s, v = 2,0m/s; t = 2,8s, v =3,2m/s (a = 0 em t=2,8s); t = 3,0s, v = 3,1m/s e em 
 t =4,0s, v = 2,1m/s. 
(c) Diagrama de movimento: 
 
4. O sentido da aceleração é o mesmo da força resultante. 
(a) O diagrama mostra que o movimento é desacelerado, portanto a aceleração e a força resultante 
apontam nos sentidos opostos ao do movimento. O 
movimento é acelerado, e a aceleração e a força 
resultante apontam nos mesmos sentidos ao do 
movimento. 
 (b) Um carro se move ladeira acima num 
movimento desacelerado, a potência do motor não é 
suficiente para manter a uma velocidade constante 
ou aumentá-la. Ao terminar a subida, o carro inicia 
o movimento numa pista plana e o veículo começa 
a aumentar a velocidade. 
Lista5: Força e Movimento 
 
11 
 
5. 
 
 
 
 
 
 
 
6. 
 
 
 
 
7. (a) 
 
 
 
 
 (b) 
 
 
 
 
 
 
Lista5: Força e Movimento 
 
12 
 
 
8. 
 
 
 
 
 
9. (d) 
 
10. (d)