Fís. Semana. Leonardo Gomes (Guilherme Brigagão)

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1 Semana 8 Leonardo Gomes (Guilherme Brigagão) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.

2 CRONOGRAMA 03/04 Principais forças da dinâmica 05/04 Principais forças da dinâmica Exercícios de leis de Newton 08:00 11:00 10/04 Decomposição de forças e plano inclinado 12/04 Decomposição de forças e plano inclinado 08:00 Exercícios de decomposição de forças e plano inclinado 11:00

3 19/04 Força de atrito Exercícios de força de atrito 08:00 11:00 24/04 Forças em trajetórias curvilíneas 26/04 Forças em trajetórias curvilíneas Trabalho de uma força 08:00 11:00

4 05 Exercícios abr de leis de Newton 01. Resumo 02. Exercícios de Aula 03. Exercícios de Casa 04. Questão Contexto

5 RESUMO 1ª Lei de Newton Princípio da Inércia Onde g é a aceleração da gravidade local. Note que, como a massa é sempre maior do que zero, P tem sempre a mesma direção e sentido de g. Um corpo, livre de forças externas (ou com a resultante delas sendo igual a zero) estará realizando um MRU ou estará em repouso. A inércia é uma propriedade da matéria que consiste na resistência ao estado de movimento, seja ele o repouso ou MRU. Quando um cavalo está em movimento e dá uma pausa brusca, o cavaleiro é projetado para frente por inércia. Da mesma forma, ao acelerar um carro, a pessoa sente suas costas fazendo uma força contra o banco. Normal Força de interação de um corpo e uma superfície. A força normal será sempre perpendicular à superfície e no sentido da superfície para o corpo. Não existe uma equação específica para calcular a força normal, deverá ser feito uma análise das forças aplicadas na direção da normal e, por um sistema linear, determinar seu valor. 2ª Lei de Newton Princípio Fundamental da Dinâmica A resultante das forças aplicadas a um ponto material de massa m produz uma aceleração tal que: Os vetores força e aceleração têm sempre mesma direção e sentido, pois a massa é sempre positiva. A unidade padrão no SI para a Força é o Newton (N = Kg.m/s²). ATENÇÃO: Normal não forma par ação e reação com o Peso!!! 27 3ª Lei de Newton Ação e Reação Quando um corpo A exerce uma força num corpo B, este exerce um A uma outra força. Essas forças terão mesma intensidade, direção e sentidos opostos. Tração Peso Força de interação entre qualquer corpo de massa m com um campo gravitacional e pode ser calculado com a equação: Força que aparece sempre em cabos, fios e cordas quando esticados. Cada pedaço da corda sofre uma tração, que pode ser representada por um par de forças iguais e contrárias que atuam no sentido do alongamento da corda. Dinamômetro: disposto que pode ser acoplado à corda para medir a intensidade da força de tração.

6 A força elástica é um vetor que tem mesma direção e sentido oposto à força aplicada para deformar a mola em questão, sendo assim chamada de força de restituição. O módulo da força elástica pode ser calculado pela equação: F=-kx Onde K é o coeficiente de elasticidade (característica da mola) e x é a deformação sofrida pela mola. Força elástica Força que aparece durante a deformação de algum corpo com características elásticas, ou seja, que pode ser deformado durante a aplicação de uma força e que tem a capacidade de voltar ao seu tamanho original assim que a força for cessada. Corda de borracha, elásticos e molas são os exemplos mais comuns em questões. EXERCÍCIOS DE AULA A análise sequencial da tirinha e, especialmente, a do quadro final, nos leva imediatamente ao(à) a) Princípio da Conservação da Energia Mecânica. b) Propriedade geral da matéria, denominada inércia. c) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento. d) Segunda Lei de Newton. e) Princípio da Independência dos Movimentos. 2. Duas pessoas puxam as cordas de um dinamômetro na mesma direção e em sentidos opostos, com forças de mesma intensidade F = 100 N.

7 Nessas condições, a leitura do dinamômetro, em newtons, é a) 0. b) 100. c) 200. d) Uma pessoa com uma bengala sobe na plataforma de uma balança. A balança assinala 70 kg. Se a pessoa pressiona a bengala contra a plataforma da balança, a leitura então a) indicará um valor maior que 70 kg. b) indicará um valor menor que 70 kg. c) indicará os mesmos 70 kg. d) dependerá da força exercida sobre a bengala. e) dependerá do ponto em que a bengala é apoiada sobre a plataforma da balança Um ônibus de peso igual a N está em movimento com velocidade de 15 m/s. O motorista que dirige o ônibus avista na pista de rolamento um animal e aciona o freio. O ônibus percorre 9 metros durante a frenagem até parar completamente. O módulo da força de frenagem é igual a: (Dado: g=10 m/s²) a) N b) N c) N d) N e) N

8 5. Sobre uma mesa há uma bola de massa de 200 g parada. Após um determinado tempo, atua sobre a bola uma força de intensidade 5N cuja direção é vertical para cima. Adotando g=10m/s2 e desprezando a resistência do ar, determine a aceleração da bola. a) 5 m/s2 b) 10 m/s2 c) 15 m/s2 d) 20 m/s2 e) 30 m/s2 6. Vamos supor que você esteja em um supermercado, aguardando a pesagem de uma quantidade de maçãs em uma balança de molas cuja unidade de medida é o quilograma-força. A leitura da balança corresponde: 7. a) ao módulo da força normal, pois essa é a força de interação entre as maçãs e a balança, cujo valor é supostamente igual ao do módulo do peso das maçãs. b) tanto ao valor do módulo da força peso quanto ao do módulo da força normal, pois ambas constituem um par ação-reação, segundo a terceira lei de Newton. c) ao módulo do peso das maçãs, pois essa é a força de interação entre as maçãs e a balança. d) ao módulo da força resultante sobre as maçãs. e) à quantidade de matéria de maçãs. A figura abaixo representa um vagão em repouso, no interior do qual se encontram um pêndulo simples e um recipiente fixo no piso, cheio de água. O pêndulo simples é composto de uma bolinha de ferro presa ao teto do vagão por um fio ideal e, dentro do recipiente, existe uma bolinha de isopor, totalmente imersa na água e presa no seu fundo também por um fio ideal. 30 Assinale a alternativa que melhor representa a situação física no interior do vagão, se este começar a se mover com aceleração constante para a direita. a)

9 b) c) d) Entre dois blocos 1 e 2 de massas m1=12 kg e m2=8 kg existe uma mola ideal A. Os dois blocos estão apoiados sobre um plano horizontal sem atrito. O bloco 1 é puxado por uma força F constante, horizontal e paralela ao plano por meio de outra mola ideal B, idêntica à mola A. Calcule a relação xa/xb entre as deformações das molas A e B, depois que o sistema entrou em movimento com aceleração constante a:

10 EXERCÍCIOS PARA CASA 1. Um astronauta com o traje completo tem uma massa de 120 kg. Ao ser levado para a Lua, onde a aceleração Da gravidade é igual a 1,6m/s², a sua massa e seu peso serão, respectivamente: a) 75kg e 120N b) 120kg e 192N c) 192kg e 192N d) 120kg e 120N e) 75kg e 192N 2. Um paraquedista desce com velocidade constante de 4 m/s. Sendo a massa do conjunto 80 kg e a aceleração da gravidade 10 m/s², a força da resistência do ar é: 3. a) 76 N b) 80 N c) 800 N d) 480 N e) 48 N Na figura, os blocos A e B, com massas iguais a 5 e 20 kg, respectivamente, são ligados por meio de um cordão inextensível. 32 Desprezando-se as massas do cordão e da roldana e qualquer tipo de atrito, a aceleração do bloco A, em m/s², é igual a a) 1,0. b) 2,0. c) 3,0. d) 4,0.

11 4. A figura a seguir ilustra duas pessoas (representadas por círculos), uma em cada margem de um rio, puxando um bote de massa 600 kg através de cordas ideais paralelas ao solo. Neste instante, o ângulo que cada corda faz com a direção da correnteza do rio vale θ= 37, o módulo da força de tensão em cada corda é F = 80 N, e o bote possui aceleração de módulo 0,02 m/s2, no sentido contrário ao da correnteza (o sentido da correnteza está indicado por setas tracejadas). Considerando sen(37 ) = 0,6 e cos(37 ) = 0,8, qual é o módulo da força que a correnteza exerce no bote? 5. a) 18 N b) 24 N c) 62 N d) 116 N e) 138 N O bloco da figura, de massa m = 4,0 kg, desloca-se sob a ação de uma força horizontal constante de intensidade F. A mola ideal, ligada ao bloco, tem comprimento natural (isto é, sem deformação) L0 = 14,0 cm e constante elástica k = 160 N/m. 33 Desprezando-se as forças de atrito e sabendo-se que as velocidades escalares do bloco em A e B são, respectivamente, iguais a 4,0 m/s e 6,0 m/s, qual é, em centímetros, o comprimento da mola durante o movimento? 6. O dispositivo representado no esquema ao lado é uma Máquina de Atwood. A polia tem inércia de rotação desprezível e não se consideram os atritos.

12 O fio é inextensível e de massa desprezível, e, no local, a aceleração gravitacional tem módulo g. Tem-se, ainda, que as massas dos corpos A e B valem, respectivamente, M e m, com M > m. Supondo que em determinado instante a máquina é destravada, determine: a) o módulo da aceleração adquirida pelo bloco A e pelo bloco B; b) a intensidade da força que traciona o fio durante o movimento dos blocos. QUESTÃO CONTEXTO O sistema da figura abaixo, constituído de duas massas iguais a 0,4 kg cada, ligadas por uma corda de massa desprezível e de uma mola de constante elástica igual a 500 N/m e massa desprezível, é largado da situação onde a mola não está distendida. De quanto se descola, em unidades de 10-4m, a massa ligada à mola, quando a sua aceleração é um décimo da aceleração da gravidade? Despreze o atrito e a massa da polia. 34

13 GABARITO 01. Exercícios para aula 1. b 2. b 3. c 4. b 5. c 6. a 7. b 8. 2/5 03. Questão contexto Exercícios para casa 1. b 2. c 3. b 4. d 5. 16,5cm 6. a) a = (M m)g/(m + m) b) T = 2Mmg/(M + m) 35