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1 1.(UFB - adaptado) Determine a intensidade da Força Resultante necessária para manter um trem de 5 toneladas com velocidade constante de 5 m/s. 2. -(PUC-RJ - adaptado) Considere as seguintes afirmações a respeito de um passageiro de um ônibus que segura um balão através de um barbante: I) Quando o ônibus freia, o balão se desloca para trás. II) Quando o ônibus acelera para frente, o balão se desloca para trás. III) Quando o ônibus acelera para frente, o barbante permanece na vertical. IV) Quando o ônibus freia, o barbante permanece na vertical. Assinale a opção que indica a(s) afirmativa(s) correta(s). a) III e IV b) I e II c) I d) II e) II e IV 3-(UNIFESP-SP - adaptado) Às vezes, as pessoas que estão num elevador em movimento sentem uma sensação de desconforto, em geral na região do estômago. Isso se deve à inércia dos nossos órgãos internos localizados nessa região, e pode ocorrer quando: a) o elevador sobe ou desce em movimento uniforme. b) o elevador sobe em movimento uniforme. c) o elevador desce em movimento uniforme. d) o elevador sobe ou desce em movimento variado. e) o elevador sobe em movimento variado. 2 4 -(PUC-SP) Três forças são aplicadas a uma partícula de modo que a resultante é nula. Duas delas são perpendiculares entre si e suas intensidades são 90N e 120N, respectivamente. a) Calcule a intensidade da 3a força. b) O corpo está em equilíbrio? Em caso positivo, qual? 5 -(PUC-BA - adaptado) A figura abaixo representa um gráfico do módulo (F) da força aplicada a um corpo, em função de sua aceleração (a). O que representa o coeficiente angular, ou inclinação da reta do gráfico? a) a massa do corpo b) a velocidade do corpo c) o espaço percorrido pelo corpo d) o deslocamento do corpo e) o peso do corpo 6- (UFMG-MG) O gráfico abaixo representa a velocidade em função do tempo, de uma partícula de massa m=2 kg, que se desloca em linha reta. 3 Qual dos gráficos representa melhor o módulo da força resultante que atuou na partícula durante os 5s de seu movimento? 7- (FUVEST-SP) Um corpo de 5 kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária S = 3t2 + 2t + 1, onde S é medido em metros e t em segundos. Determine o módulo da força resultante sobre o corpo. a) b) c) d) e) 4 8 -(PUC-RJ) Existem bolas de boliche de diversas massas. Suponha que você jogue, com forças iguais, três bolas, uma de cada vez. A primeira tem massa m1=m, a segunda m2=m/2 e a terceira m3=2m. Suas respectivas acelerações são: a) a2=2.a1, a3=a1/2 b) a2=a1/2, a3=2.a1 c) a1=a2=a3 d) a2=a1/3, a3=2.a1/3 e) a2=3.a1, a3=3.a1/2 9- (UFF-RJ) Uma pessoa mediu, sucessivamente, as acelerações produzidas em dois blocos, 1 e 2, pelas correspondentes forças resultantes que sobre ele atuaram. O gráfico abaixo expressa a relação entre as intensidades dessas forças e de suas respectivas acelerações. Se o valor da massa do bloco 1 é igual a três quartos do valor da massa do bloco 2, podemos afirmar que o valor de Fo indicado no gráfico é: a)7,0 N b) 6,0 N c) 5,0 N d) 4,0 N e) 3,0 N 5 10- (FUVEST-SP-010) Uma pessoa pendurou um fio de prumo no interior de um vagão de trem e percebeu, quando o trem partiu do repouso, que o fio se inclinou em relação à vertical. Com auxílio de um transferidor, a pessoa determinou que o ângulo máximo de inclinação, na partida do trem, foi 14°. Nessas condições: a) Represente as forças que agem na massa presa ao fio. b) Indique o sentido de movimento do trem. c) determine a aceleração máxima do trem. NOTE E ADOTE: tg 14° = 0,25. aceleração da gravidade na Terra, g = 10 m/s2. 11-(FATEC-SP - adaptado) Julgar as afirmações: I – Um atleta arremessa uma bola para frente exercendo nela uma força de 100N; simultaneamente a bola exerce no atleta uma força oposta de igual intensidade. II – Necessariamente a reação da bola sobre o atleta acelera este para trás. III – Nas interações entre os corpos, as forças de ação e reação se equilibram. 6 a) somente I está correta b) somente I e II estão corretas c) as três afirmações estão corretas d) as três afirmações estão erradas e) nenhuma afirmação está correta. 12- (UFC) As forças de ação e reação (terceira lei de Newton) não se anulam mutuamente porque têm módulos diferentes. a) a afirmação é certa e o argumento é errado. b) a afirmação é certa e o argumento é certo c) a afirmação e o argumento são corretos, mas não relacionados d) a afirmação e o argumento são corretos e relacionados. e) a afirmação e o argumento estão errados Raciocínio da resolução 1: Pela Primeira Lei de Newton, se não há variação da velocidade a Força Resultante será igual à zero. Raciocínio da resolução 2: Estando o balão no interior de um ônibus seu movimento se dará com a mesma velocidade constante do ônibus, para um referencial inercial fora do ônibus. Pela Primeira Lei de Newton, se a velocidade do balão é constante, significa que a força resultante atuando sobre ele é igual a zero e, com isso, ele tende a permanecer em seu movimento uniforme. Com a aceleração do ônibus, uma força (diferente de zero) passa agir sobre o mesmo, mas não sobre o balão. Assim, a velocidade do ônibus aumenta e a do balão permanece constante. Este fato será notado quando, de dentro do ônibus, o balão se deslocar para trás. Resposta: D 7 Raciocínio da resolução 3: Se o elevador está em movimento uniforme, a força resultante atuando sobre ele e sobre todas as pessoas paradas dentro dele será zero. Assim, os órgãos internos permanecerão com a mesma velocidade constante do elevador e não haverá nenhuma sensação de desconforto. As respostas envolvendo movimento uniforme podem ser descartadas. A sensação de desconforto dos órgãos internos vem do fato de o elevador mudar de velocidade, enquanto que os órgãos permanecem com sua velocidade constante. Ou seja: o módulo velocidade do elevador aumenta quando sobe e diminui quando vai parar em um andar, da mesma forma que, o módulo da velocidade aumenta quando o elevador desce e diminui quando vai parar em um andar. A resposta, então, deve incluir o movimento uniformemente variável, pois há variação da velocidade, e, isso ocorre tanto na descida, quando na subida do elevador. Resposta: D Raciocínio da resolução 4: Para a Força Resultante ser nula a Soma das três forças tem que ser igual à zero. Como as duas forças são perpendiculares entre si, temos: O esquema representa a soma das três forças que atuam sobre a partícula, obtendo a Força Resultante igual à zero. A força que temos que calcular é a vermelha. Podemos aplicar o Teorema de Pitágoras: F2 = (90)2 + (120)2 F2 = 8100 + 14400 = 22500 F = (22500)1/2 F=150N 8 b) Se a Resultante das Forças que atuam sobre a partícula é igual à zero, ela está em equilíbrio, mas não temos informação se a partícula está em repouso – equilíbrio estático – ou se está com velocidade constante – equilíbrio dinâmico. Raciocínio da resolução 5: Como vimos, o coeficiente angular de uma reta é dado pela razão: y/x. No nosso gráfico, o eixo y representa a Força aplicada a um corpo e o eixo x, a aceleração produzida por essa força no corpo. Então: Coeficiente angular = F/aPela Segunda Lei de Newton, sabemos que: F = m a, onde F é a força exercida sobre um corpo, m é a massa do corpo e a é a aceleração desenvolvida pelo corpo. F = m a Passando a para o outro lado da equação, temos: F/a = m O coeficiente angular da reta é a massa do corpo. Resposta: A Raciocínio da resolução 6: Para representarmos a força que age no corpo durante os 5 s de movimento, temos que, primeiro, calcularmos a aceleração nos intervalos de tempo: 0 s a 2 s, 2 s a 4 s e 4 s a 5 s, pois nesse intervalos, a velocidade possui comportamento diferente. Calculo da aceleração: De 0 s a 2 s: a = ∆v/∆t = (10 – 10)/(2 – 0) = 0/2 = 0 m/s2 De 2 s a 4 s: a = ∆v/∆t = (0 – 10)/(4 – 2) = -10/2 = - 5 m/s2 De 4 s a 5 s: a = ∆v/∆t = (0 – 0)/(5 – 4) = 0/1 = 0 m/s2 Calculando a força: A massa do corpo é de 2 kg. 9 De 0 s a 2 s: F = m. a = 2.0 = 0 N De 2 s a 4 s: F = m. a = 2. (- 5) = - 10 N De 4 s a 5 s: F = m. a = 2.0 = 0 N Como o exercício pede o gráfico do módulo da força, temos que, o módulo de F = - 10 N é igual a F = 10 N. Resposta: A Raciocínio da resolução 7: Para calcular a Força resultante sobre o corpo, temos que calcular sua aceleração. Relembrando: A aceleração é a derivada da velocidade e a velocidade é a derivada da posição. Vamos derivar S em reação a t e obter a equação para a velocidade. V = 2.3 t + 2 = 6t + 2 Agora, vamos derivar V em função de t e obter a aceleração. V = 6t + 2 a = 6 m/s2 Usando a Segunda Lei de Newton, temos: F = m. a = 5 . 6 = 30 N Raciocínio da resolução 8: Sabemos que, para as três bolas, a força aplicada sobre elas é a mesma. Assim: F = m1 a1 F = m2 a2 F = m3 a3 Substituindo as massas. 1 0 F = m a1 F = m/2 a2 F = 2m a3 Igualando as Forças: Para a2 m a1 = m/2 a2 a1 = a2/2 ou a2 = 2a1 Para a3 m a1 = 2m a3 a1 = 2a3 ou a3 = a1/2 Resposta: A Raciocínio da resolução 9: Bloco 1: F0 = 3/4m . a Bloco 2: F = m a 8 = m 4 m = 8/4 = 2 kg. Substituindo em F0 F0 = ¾. 2 .4 = 3. 2 = 6 N Resposta: B 1 1 Raciocínio da resolução 10: a) As forças que atuam no corpo são o Peso – força com que a Terra atrai os corpos – e a Tração – força de contado entre o corpo e a corda que segura. b) Ao sair do repouso, o corpo se inclina para trás. Segundo o Princípio da Inércia, isso ocorre por que, como não há força resultante atuando nele, o corpo tende a permanecer em repouso. A aceleração do trem é sempre no sentido contrário ao corpo, pois esse pretende manter seu estado. Assim, se o corpo vai para trás é por que a aceleração do trem é para frente. Sentido da aceleração do trem. c) Eixo x – a aceleração é no sentido positivo do eixo x: Tx = m ax Eixo y – como nesse eixo não há movimento, Fy = 0: Ty – P = 0 Ty = P = mg Como não temos a massa, usaremos o ângulo para calcular a aceleração. tg 140 = cateto adjacente/ cateto oposto tg 140 = Tx/Ty Tx = ma e Ty = mg tg 140 = ma/mg = a/g 1 2 Substituindo os valores: 0,25 = a/10 a = 10. 0,25 = 2,5 m/s2 Raciocínio da resolução 11: A primeira afirmação está correta devido a Terceira Lei de Newton. A segunda afirmação não é verdadeira, pois o que causa a aceleração é a Força Resultante, que é o somatório de todas as forças que agem sobre o corpo. Não é mencionado na questão se existem mais forças atuando sobre o atleta. Portanto, a palavra necessariamente existente na afirmação, torna-a falsa. A terceira afirmação está errada, pois o par ação e reação atuam em corpos distintos e, dessa forma, nunca se equilibram. A bola exerce uma força sobre o atleta e o atleta exerce uma força sobre a bola. As forças possuem o mesmo módulo e a mesma direção. O sentido das forças são contrários. Resposta: A Raciocínio da resolução 12: Afirmação: As forças de ação e reação (terceira lei de Newton) não se anulam mutuamente. Correto. Argumento: porque têm módulos diferentes. Errado: As forças possuem módulos iguais, direção igual e sentidos opostos. Elas não se anulam por que agem em corpos diferentes. Resposta: A
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