Forca_Leis_Newton

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FORÇA E LEIS DE NEWTON 
2. Um bloco de 5,5 kg está inicialmente em repouso sobre uma 
superfície horizontal sem atrito. Ele é puxado com uma for-
ça horizontal constante de 3,8 N. (a) Qual é a sua acelera-
ção? (b) Por quanto tempo ele precisa ser puxado antes de 
atingir uma velocidade de 5,2 m/s? (c) Qual a distância per-
corrida por ele neste intervalo de tempo? 
3. Um elétron percorre uma linha reta do cátodo de um tubo 
de vácuo até ao seu ânodo. Ele inicia o movimento com uma 
velocidade nula e atinge o ânodo com uma velocidade de 
5,8 X 10s m/s. Assuma uma aceleração constante e calcule 
a força sobre o elétron. Esta força é de natureza elétrica. A 
massa do elétron é igual a 9,11 X 10~31 kg. 
4. Um nêutron viaja com uma velocidade de 1,4 X IO7 m/s. 
As forças nucleares possuem um alcance muito reduzido, 
sendo essencialmente nulas fora do núcleo mas muito for-
tes dentro dele. Se um nêutron é capturado e colocado em 
repouso por um núcleo cujo diâmetro é de 1,0 X 10~14 m, 
qual é a intensidade mínima da força, supondo-a constan-
te, que age sobre este nêutron? A massa do nêutron é 1,67 
X 10~27 kg. 
5. Em um jogo de cabo de guerra modificado, duas pessoas 
puxam em sentidos opostos, não a corda, mas um trenó de 
25 kg que está sobre uma estrada coberta de gelo. Se os 
participantes exercem forças de 90 N e 92 N, qual é a acele-
ração do trenó? 
6. Um carro que viaja a 53 km/h bate em um dos pilares de sus-
tentação de uma ponte. Um passageiro do carro desloca-se para 
a frente 65 cm (em relação à estrada), enquanto está sendo pa-
rado pelo acionamento do air bag. Qual é o valor da força (as-
sumindo-a constante) que age sobre o torso superior do passa-
geiro, supondo que o torso dele possui uma massa de 39 kg? 
7. Um elétron é projetado horizontalmente a uma velocidade 
de 1,2 X IO7 m/s sobre um campo elétrico que exerce sobre 
ele uma força vertical constante de 4,5 X 10~16 N. A massa 
do elétron é igual a 9,11 X 10"31 kg. Determine a distância 
vertical que o elétron é defletido durante o intervalo de tempo 
, em que ele se moveu para a frente 33 mm na horizontal. 
15. Uma determinada partícula possui um peso de 26,0 N em 
um ponto no qual a aceleração da gravidade é 9,80 m/s2, (a) 
Qual é o peso e a massa da partícula em um ponto no qual a 
aceleração da gravidade é 4,60 m/s2? (b) Qual é o peso e a 
massa da partícula se ela for movida para um ponto no es-
paço no qual a força gravitacional é nula? 
16. Um avião de 12.000 kg está em um vôo nivelado a uma 
velocidade de 870 km/h. Qual é a força de sustentação com 
sentido para cima exercida pelo ar sobre o avião? 
17. Qual é a força resultante que age sobre um automóvel de 
3900 1b que está acelerando a 13 ft/s2? 
18. Um trenó a jato experimenta] de 523 kg pode ser acelerado 
do repouso a 1620 km/h em 1,82 s. Qual é a força resultante 
necessária? 
19. Um avião a jato acelera do repouso até 2,30 m/s2 (= 7,55 ft/ 
s2) para decolar de uma pista de um aeroporto. Ele possui 
dois motores a jato, sendo que cada um exerce um empuxo 
de 1,40 X IO5 N (= 15,7 tons). Qual é o peso do avião? 
20. (a) Dois pesos de 10 lb estão presos a uma balança de mola, 
conforme mostrado na Fig. 3-25a. Qual é a leitura da balan-
ça? (b) Um único peso de 10 lb está preso a uma balança de 
mola que, por sua vez, está presa a uma parede, conforme 
mostrado na Fig. 3-25Ò. Qual é a leitura da balança? (Des-
preze o peso da balança.) 
m Balança de mola 
(a) 101b 
n n 
I 
Balança de mola 
kHsbbííD-
10 lb 
(b) 101b 
Fig. 3-25 Exercício 20. 
9. Uma determinada força impõe ao objeto mï uma aceleração 
de 12,0 m/s2. A mesma força impõe ao objeto m.2 uma ace-
leração de 3,30 m/s2. Qual é a aceleração que esta força 
impõe a um objeto cuja massa é (a) a diferença entre m, e 
m2 e (b) a soma de ml e m2. 
12. Qual é o peso em newtons e a massa em quilogramas de (d) 
um saco de açúcar de 5,00 lb, (b) um jogador de futebol 
americano de 240 lb e (c) um carro de 1,801 (11 = 2000 lb). 
13. Qual é a massa e o peso de (a) um trenó motorizado de 1420 
lb e (b) uma bomba de calor de 412 kg? 
14. Um viajante do espaço, cuja massa é 75,0 kg, deixa a Terra. 
Calcule o seu peso (a) na Terra, (b) em Marte, onde g = 3,72 
m/s2 e no espaço interplanetário, (d) Qual é a sua massa em 
cada um destes locais? 
21. Um carro que se move a 50 mi/h (== 80 km/h) e pesa 3000 lb 
(~ 13.000 N) é freado em uma distância de 200 ft 61 m). 
Encontre (a) a força de frenagem e (b) o tempo necessário para 
parar. Com base na mesma força de frenagem encontre (c) a 
distância e (d) o tempo necessário para parar o carro, consi-
derando uma velocidade inicial de 25 mi/h (~ 40 km/h). 
22, Um meteoro com uma massa de 0,25 kg está em queda ver-
tical através da atmosfera terrestre com uma aceleração de 
9,2 m/s2. Além da gravidade, uma força vertical retardado-
ra (devida ao atrito com a atmosfera) age sobre o meteoro. 
Qual é a intensidade desta força retardadora? 
23. Um homem com uma massa igual a 83 kg (peso de 180 lb) 
salta para um pátio de concreto da borda de uma janela que 
está apenas a 0,48 m (= 1,6 ft) do chão. Ele não dobra os 
joelhos ao aterrissar, de modo que o seu movimento se ar-
rasta por uma distância de aproximadamente 2,2 cm (= 0,87 
in). (a) Qual é a aceleração média do homem desde o ins-
tante que os pés tocam o chão até o instante em que ele pára 
completamente? (b) Qual é a força média que este salto causa 
sobre a sua estrutura óssea? 
24. Qual é a resistência necessária de uma linha de pesca para 
parar, em uma distância de 4,5 in, um salmão que está na-
dando a 9,2 ft/s? 
25. Como um objeto de 100 lb pode ser baixado do telhado com 
uma corda que suporta 87 lb, sem que esta se rompa? 
26. Um objeto está pendurado a uma balança de mola que, por 
sua vez, está presa ao teto de um elevador. A leitura da ba-
lança indica 65 N quando o elevador está parado, (a) Qual é 
a leitura quando o elevador está se movendo para cima com 
uma velocidade constante de 7,6 m/s? (b) Qual é a leitura 
quando o elevador está se movendo para cima com uma 
velocidade de 7,6 m/s e desacelerando a 2,4 m/s2? 
27. Trabalhadores estão carregando equipamentos em um ele-
vador de carga no último andar de um edifício. Entretanto, 
eles sobrecarregam o elevador e o cabo, que estava gasto, 
quebra. A massa do elevador carregado no instante do aci-
dente é de 1600 kg. À medida que o elevador cai, o trilho-
guia exerce uma força constante de retardo de 3700 N sobre 
o elevador. A que velocidade o elevador atinge o fundo do 
poço, que está 72 m abaixo? 
28. Um jato da marinha de 26 t (Fig. 3-27) necessita de uma 
velocidade de 280 ft/s em relação ao ar, para decolar. O seu 
m o t o r desenvolve um empuxo de 24.000 lb. O jato está para 
decolar de um porta-aviões usando uma pista com 300 ft. 
Qual é a força que deve ser exercida pela catapulta do por-
ta-aviões? Assuma que a catapulta e o motor do jato exer-
cem uma força constante ao longo da distância de 300 ft 
usada na decolagem. 
29. Um foguete e sua carga têm uma massa total de 51.000 kg. 
Qual o empuxo do motor do foguete quando (a) o foguete 
está "flutuando" sobre a plataforma de lançamento, logo após 
a ignição, e (b) quando o foguete está acelerando para cima 
a 18 m/s2? 
30. Uma pessoa de 77 kg está descendo de pára-quedas cora 
uma aceleração para baixo de 2,5 m/s2, logo após o pára-
quedas abrir. A massa do pára-quedas é de 5,2 kg. (a) En-
contre a força para cima exercida pelo ar sobre o pára-que-
das. (b) Calcule a força para baixo exercida pela pessoa no 
pára-quedas. 
31. Um helicóptero de 15.000 kg está carregando um veículo 
de 4500 kg com uma aceleração para cima de 1,4 m/s2. Cal-
cular (a) a força vertical que o ar exerce sobre as pás do 
helicóptero e (b) a tração no cabo superior de sustentação; 
ver a Fig. 3-28. 
Fig. 3-28 Exercício31. 
Fig. 3-27 Exercício 28.