Resolução da 2 AP de Física Fundamental - Luiz Gonzaga (Leis_de_newton - Força

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Universidade Federal do Ceará – UFC 
Dep. de Integração Acadêmica e Tecnológica – DIATEC 
Física Fundamental – Leis de Newton 
Prof. Luís Gonzaga 
luisgonzaga@fisica.ufc.br 
 
 
1. Propulsão solar. Um “iate solar” é uma nave espacial com uma grande vela que é empurrada pela luz do Sol. Embora 
esse empurrão seja fraco em circunstâncias normais, pode ser suficiente para afastar a nave do Sol em uma viagem 
gratuita, mas muito lenta. Suponha que a espaçonave tenha uma massa de 1000 Kg e receba um empurrão de 25,0 N. 
(a) Qual é o módulo da aceleração resultante? Se a nave parte do repouso, (b) que distância ela percorre em um dia e 
(c) qual é a sua velocidade ao final do dia? 
2. A posição de um helicóptero de treinamento de peso 2,75 x 105 N é dada por �⃗� = (0,020𝑚 𝑠3⁄ )𝑡3�̂� + (2,2𝑚 𝑠⁄ )𝑡𝒋̂ −
(0,060 𝑚 𝑠2⁄ )𝑡2�̂� . Encontre a força resultante sobre o helicóptero para t = 5,0 segundos. 
3. Uma bala de rifle calibre 22, se deslocando a 350 m/s, atinge um bloco de madeira onde penetra a uma profundidade 
de 13,0 cm. A massa da bala é de 1,80 g. Suponha uma força retardadora constante. (a) Qual o tempo necessário para 
a bala parar? (b) Qual a força, em newtons, que a madeira exerce sobre a bala? 
4. Uma ginasta de massa 60 Kg está subindo em uma corda vertical presa ao teto. O peso da corda pode ser desprezado. 
Calcule a tensão na corda quando a ginasta está (a) subindo com velocidade constante, (b) suspensa em repouso na 
corda, (c) subindo com uma aceleração de módulo 1,2 m/s2 e (d) descendo com uma aceleração de módulo 1,2 m/s2. 
5. Um carro a 54,0 Km/h se choca com o pilar de uma ponte. Um passageiro do carro se desloca para frente de uma 
distância de 60,0 cm (em relação à estrada) até ser imobilizado por um airbag inflado. Qual o módulo da força, suposta 
constante, que atua sobre o tronco do passageiro, que tem uma massa de 41,0 Kg? 
6. Um elétron com uma velocidade de 1,2 x 107 m/s penetra horizontalmente em uma região de campo elétrico uniforme 
ficando sujeito a uma força vertical de intensidade 2,9 x 10 – 15 N, figura 06. A massa do elétron é 9,11 x 10 – 31 Kg. 
Determine (a) a deflexão vertical sofrida pelo elétron ao atravessar a região de campo elétrico uniforme e (b) A 
deflexão total sofrida pelo elétron até o instante em que ele colide com o anteparo, veja a figura. 
7. Um elevador é puxado para cima por um cabo. A cabine e seu único ocupante tem uma massa total de 2000 Kg. Num 
dado instante o ocupante deixa cair uma moeda a uma altura de 1,00m do piso do elevador. Desprezando possíveis 
atritos e a resistência do ar, determine a tensão do cabo quando o tempo em que a moeda permanece em queda na 
cabine do elevador é (a) 0,400 s e (b) 0,500 s. 
8. Nas figuras 09a e 09b os fios e as polias são ideais. Nessas condições determine (a) a aceleração do sistema e (b) a 
tração do fio. Use m1 = 12 Kg e m2 = 5 Kg. 
9. Na figura 09a dois recipientes estão ligados por uma corda de massa desprezível que passa por uma polia ideal. No 
instante t = 0s o recipiente 1 tem uma massa de 1,30 Kg e o recipiente 2 tem massa de 2,8 Kg, mas o recipiente 1 está 
perdendo massa (por causa de um vazamento) a uma taxa constante de 0,200 Kg/s. Com que taxa o módulo da 
aceleração dos recipientes está variando (a) em t = 0s e (b) em t = 3,00s? (c) em que instante a aceleração atinge o 
valor máximo? 
10. Um balão de ar quente de massa M desce verticalmente com uma aceleração para baixo de módulo a. Que massa 
(lastro) deve ser jogada para fora para que o balão tenha uma aceleração para cima de módulo a? Suponha que a força 
vertical para cima do ar quente sobre o balão não muda com a perda de massa. 
11. Um bloco de massa M é puxado ao longo de uma superfície horizontal sem atrito por uma corda de massa m, como 
mostra a figura 13. Uma força horizontal F age sobre uma das extremidades da corda. (a) mostre que a corda deve 
ficar frouxa, mesmo que imperceptivelmente. Supondo que a curvatura da corda seja desprezível, determine (b) a 
aceleração da corda e do bloco, (c) a força da corda sobre o bloco e (d) a tensão na corda no seu ponto médio. 
 
 
12. Uma bola de 0,009 Kg é lançada verticalmente de baixo para cima no vácuo, atingindo uma altura máxima de 5,00 m. 
Quando a bola é lançada verticalmente para cima no ar (com a mesma velocidade inicial), sua altura máxima é 3,80 m. 
(a) Qual a intensidade da aceleração da bola durante a subida. (b) Qual a intensidade da força média de resistência do 
ar (suposta constante) durante o movimento de subida/descida e (c) Qual a intensidade da aceleração da bola durante 
a descida. 
13. Uma pessoa de 80,0 kg salta de para – quedas e experimenta uma aceleração para baixo de 2,5 m/s2. A massa do para 
– quedas é 5,0 Kg. (a) Qual é a força para cima, suposta constante, que o ar exerce sobre o para – quedas? (b) Qual é 
a força que a pessoa exerce sobre o para – quedas? 
14. Na figura 15, uma força F de módulo 12,0 N é aplicada a uma caixa de massa m2 = 1,0 Kg. A força é dirigida para cima 
paralelamente a um plano de inclinação 37o. A caixa está ligada por uma corda a outra caixa de massa m1 = 3,0 Kg, 
situada sobre o piso. A polia e as cordas são ideais e não há atrito entre as superfícies. (a) Qual a aceleração de cada 
bloco e, (b) Qual a tração na corda? 
15. A figura 15 mostra um bloco de massa m1 = 3,0 Kg sobre um plano inclinado sem atrito de ângulo θ1= 30o. O bloco está 
ligado a outro bloco, de massa m2 = 2,0 Kg, através de uma corda ideal. Desprezando – se possíveis atritos entre as 
partes móveis do sistema, determine (a) a aceleração de cada bloco, (b) a tração na corda. O triângulo da figura é 
retângulo. 
16. Um homem de 80,0 Kg está em um elevador que parte do repouso no andar térreo de um edifício em t = 0s. e chega 
ao andar mais alto após 10,0 s. A figura 17, mostra o gráfico da aceleração em função do tempo durante o movimento 
de subida. Os valores positivos da aceleração significam que ela aponta para cima. Quais são (a) o módulo e (b) o 
sentido (para cima ou para baixo) da força máxima exercida sobre o homem pelo piso do elevador, (c) o módulo e (d) 
o sentido da força mínima exercida sobre o homem pelo piso do elevador. 
17. Um bloco de massa M = 8,00 kg encontra – se sobre uma superfície horizontal sem atrito, figura 19. Um segundo bloco 
de massa m = 2,00 Kg é colocado sobre o primeiro. Desprezando – se possíveis atritos entre as superfícies de contato, 
qual deve ser o valor da aceleração do conjunto (M + m) para que o bloco menor não deslize sobre o maior? Qual a 
intensidade da força F? Considere a inclinação do bloco igual a 20o. 
18. Um macaco de 10,0 Kg sobe em uma árvore por uma corda de massa desprezível que passa por um galho sem atrito e 
está presa na outra extremidade em uma caixa de 15,0 Kg, inicialmente em repouso no solo, figura 21. (a) Qual é o 
módulo da menor aceleração que o macaco deve ter para levantar a caixa do solo? Se, após a caixa ter sido erguida, o 
macaco para de subir e se agarra à corda, quais são (b) a aceleração do macaco e (c) a tensão na corda? 
19. A figura 19 mostra um homem sentado em uma cadeira presa em uma corda de massa desprezível que passa por uma 
roldana de massa e atrito desprezíveis e desce de volta às mãos do homem. A massa total do homem e da cadeira é 
95,0 Kg. Qual o módulo da força com a qual o homem deve puxar a corda para que a cadeira suba (a) com velocidade 
constante e (b) com uma aceleração para cima de 1,3 m/s2. 
20. Um bloco de massa m1 = 1,00 Kg sobre um plano inclinado sem atrito está ligado por meio de uma corda ideal a um 
segundo bloco de massa m2 = 2,00 Kg, figura 20. A polia tem massa e atrito desprezível. Uma força vertical para cima 
de módulo F = 6,00 N atua sobre o segundo bloco, que tem uma aceleração parabaixo de 5,5 m/s2. Determine (a) a 
tensão na corda e (b) o ângulo 𝛽. 
21. A Figura mostra uma caixa de massa 1,00 kg sobre um plano inclinado sem atrito de ângulo 30º. Ela está ligada por 
uma corda de massa desprezível a uma caixa de massa 3,00 Kg sobre uma superfície horizontal sem atrito. A polia 
possui massa e atrito desprezíveis. (a) Se F = 2,3 N, qual é a tensão na corda? (b) Qual o maior valor que o módulo de 
F pode assumir sem que a corda fique frouxa? 
 
 
 
 
FIGURAS 
 
 
 FIGURA 06 FIGURA 09 
 
 
 FIGURA 11 FIGURA 14 FIGURA 15 
 
 
 FIGURA 16 FIGURA 17 
 
 
 FIGURA 18 FIGURA 19 FIGURA 20