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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS: CURSO: ALUNO: DISCIPLINA: FÍSICA I PROFESSOR: EDSON JOSÉ Lista de exercícios 7 1. Um bloco de massa 8 kg é puxado por uma força horizontal de 20N. Sabendo que a força de atrito entre o bloco e a superfície é de 2N, calcule a aceleração a que fica sujeito o bloco. Dado: g = 10 m/s 2. sobre o bloco quando sobre ele atua uma força F de intensidade variável paralela à superfície. 2. Um bloco de massa 10 kg movimenta-se numa mesa horizontal sob a ação de uma força horizontal de 30 N. A força de atrito entre o bloco e a mesa vale 20 N. Determine a aceleração do corpo. 3. Um bloco de massa 2 kg é deslocado horizontalmente por uma força F = 10 N, sobre um plano horizontal. A aceleração do bloco é 0,5 m/s 2. Calcule a força de atrito. 4. Um sólido de massa 5 kg é puxado sobre um plano horizontal por uma força horizontal de 25 N. O coeficiente de atrito entre o sólido e o plano é 0,2. Dado: g = 10 m/s 2. a) Qual a força de atrito? b) Qual é a aceleração do corpo? 5. Um corpo de massa igual a 5 kg, repousa sobre um plano horizontal. O coeficiente de atrito entre o corpo e o plano é 0,1. Que força horizontal deve ser aplicada para se obter uma aceleração de 3 m/s 2? 6. Um corpo de massa 6 kg é lançado com velocidade inicial de 8 m/s. Determine a distância que o corpo percorrerá até parar, sabendo que o coeficiente de atrito entre o corpo e a superfície é 0,1. Adote g = 10 m/s Um pequeno bloco de massa 20 kg, em movimento com a velocidade de 20 m/s, atinge uma superfície áspera onde a força de atrito vale 8 N. Determine a distância percorrida pelo bloco até parar. 8. Um carro de massa 900 kg e velocidade de 30 m/s freia bruscamente e pára em 3 s. Calcule a força de atrito. 9. Uma força horizontal de 10 N arrasta um corpo de massa 2,5 kg, que estava inicialmente em repouso, deslocando-o 3 m, em uma superfície horizontal. A velocidade final do corpo é 2 m/s. Qual a força de atrito entre o corpo e a superfície? Determine: a) o coeficiente de atrito estático entre a borracha e a superfície. b) a aceleração adquirida pelo bloco quando a intensidade da força F atinge 30N. 11. O bloco da figura, de massa 5,0 kg, move-se com velocidade constante de 1,0 m/s, num plano horizontal, sob a ação da força F, constante e horizontal. Se o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano vale 0,20, determine: a) a aceleração do bloco. b) o módulo de F, em newtons. 12. (UFRJ) Um caminhão está se deslocando numa estrada plana, retilínea e horizontal. Ele transporta uma caixa de 100 kg apoiada sobre o piso horizontal de sua carroceria, como mostra a figura. Num dado instante, o motorista do caminhão pisa o freio. A figura a seguir representa, em gráfico cartesiano, como a velocidade do caminhão variam em função do tempo. 10. (Puc/SP alterada) Um bloco de borracha de massa 5,0 kg está em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O gráfico representa como varia a força de atrito

2 superfície horizontal de concreto, quando uma força externa é aplicada ao cubo de borracha. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso da carroceria vale 0,30. Considere g = 10 m/s 2. Verifique se, durante a freada, a caixa permanece em repouso em relação ao caminhão ou desliza sobre o piso da carroceria. Justifique sua resposta. 13. (Unesp 2004) Um bloco de massa 2,0 kg repousa sobre outro de massa 3,0 kg, que pode deslizar sem atrito sobre uma superfície plana e horizontal. Quando uma força de intensidade 2,0 N, agindo na direção horizontal, é aplicada ao bloco inferior, como mostra a figura, o conjunto passa a se movimentar sem que o bloco superior escorregue sobre o inferior. Nessas condições, determine a) a aceleração do conjunto. b) a intensidade da força de atrito entre os dois blocos. 14. (UFAL/2004) Um corpo, de massa 0,20 kg, é comprimido contra uma parede vertical por meio de uma força horizontal F de intensidade 8,0 N e fica, nessas condições, prestes a escorregar para baixo. Assinale a alternativa correta, em relação à situação descrita pelo gráfico. a) O coeficiente de atrito sintético é 0,8. b) Não há movimento relativo entre o cubo e a superfície antes que a força de atrito alcance o valor de 1,0 N. c) O coeficiente de atrito estático é 0,8. d) O coeficiente de atrito cinético é 1,0. e) Há movimento relativo entre o cubo e a superfície para qualquer valor da força de atrito. 16. (UFPE/2010) Considere dois blocos empilhados, A e B, de massas m A = 1,0 kg e m B = 2,0 kg. Com a aplicação de uma força horizontal F sobre o bloco A, o conjunto move-se sem ocorrer deslizamento entre os blocos. O coeficiente de atrito estático entre as superfícies dos blocos A e B é igual a 0,60, e não há atrito entre o bloco B e a superfície horizontal. Determine o valor máximo do módulo da força F, em newtons, para que não ocorra deslizamento entre os blocos. 17. Na situação esquematizada na figura, o fio e a polia são ideais. Despreza-se o efeito do ar e adota-se g = 10 m/s 2. sen θ = 0,60 cos θ = 0,80 Adote g = 10 m/s 2 e calcule: a) o coeficiente de atrito estático entre o corpo e a parede; b) o valor da força de atrito se F passar a ter intensidade de 16 N. 15. (UDESC/2009) O gráfico abaixo representa a força de atrito (fat) entre um cubo de borracha de 100 g e uma Sabendo que os blocos A e B têm massas iguais a 5,0 kg e que os coeficientes de atrito estático e cinético entre B e o plano de apoio valem, respectivamente, 0,45 e 0,40, determine: a) o módulo da aceleração dos blocos; b) a intensidade da força de tração no fio. 2 IFRN

3 18. (PUC SP - Alterada) Um garoto corre com velocidade de 5 m/s em uma superfície horizontal. Ao atingir o ponto A, passa a deslizar pelo piso encerado até atingir o ponto B, como mostra a figura. Supondo que não haja movimento relativo entre as partes do sistema, calcule o módulo da força horizontal que a pessoa exerce sobre o pacote. 21. (UNIRG/2012) Uma indústria utiliza esteiras que se movem com velocidade constante v = 3 m/s para transportar caixas contendo a sua produção. Em determinado setor as caixas são transportadas através de uma esteira inclinada conforme ilustra a figura. Considere a massa da esteira igual a zero e que só existe atrito entre a superfície da esteira e a superfície das caixas. 2 Considerando a aceleração da gravidade g 10 m/s, determine: a) o módulo da aceleração, em m/s 2. b) o coeficiente de atrito cinético entre suas meias e o piso encerado. 19. (Unesp 2006) Dois blocos, A e B, com A colocado sobre B, estão em movimento sob ação de uma força horizontal de 4,5 N aplicada sobre A, como ilustrado na figura. Considere que não há atrito entre o bloco B e o solo e que as massas são respectivamente m A = 1,8 kg e m B = 1,2 kg. Tomando g = 10 m/s 2, calcule a) a aceleração dos blocos, se eles se locomovem juntos. b) o valor mínimo do coeficiente de atrito estático para que o bloco A não deslize sobre B. 20. (Ufrj 2007) Um sistema é constituído por um barco de 100 kg, uma pessoa de 58 kg e um pacote de 2,0 kg que ela carrega consigo. O barco é puxado por uma corda de modo que a força resultante sobre o sistema seja constante, horizontal e de módulo 240 newtons. Para que não ocorra deslizamento entre as superfícies da caixa e da esteira deve-se escolher, de acordo com a inclinação da esteira, os materiais que compõem a caixa e a esteira. Esta escolha é feita com base no coeficiente de atrito estático entre os materiais da caixa e da esteira. Considere o ângulo de inclinação da esteira igual a 60º. Assinale a alternativa que apresenta o valor do coeficiente de atrito estático, entre as duas superfícies, para que não ocorra o deslizamento. a) 0,5 b) 2 c) 3 d) 2,1 22. (UNISC RS/2011) A seguinte figura representa um bloco de massa m parado sobre um plano inclinado de com a horizontal. Sabendo que F at representa a força de atrito que existe entre o bloco e o plano inclinado, que P é o peso do bloco de massa m e que N é a força normal, neste caso, podemos afirmar que as forças que atuam sobre o corpo são representadas pelo diagrama de forças da figura: a) b) c) d) 3 IFRN

4 e) c) 0,20. d) 0,40. e) 0, (PUC RJ/2010) Um bloco escorrega a partir do repouso por um plano inclinado que faz um ângulo de 45º com a horizontal. Sabendo que durante a queda a aceleração do bloco é de 5,0 m/s 2 e considerando g= 10m/s 2, podemos dizer que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o plano é a) 0,1 b) 0,2 c) 0,3 d) 0,4 e) 0,5 24. (UPE/2009) No sistema representado na figura abaixo, dois blocos têm massas iguais e estão ligados por um fio de massa desprezível. Na superfície do plano inclinado, o bloco desloca-se sem atrito. O coeficiente de atrito cinético entre o plano horizontal e o bloco é 0,4, e o atrito na roldana da corda, desprezível. Nessas condições, a aceleração do sistema vale em m/s 2 a) 5 b) 10 c) 0,5 d) 0,4 e) 0,87 (Dados sen 30º = 0,5 e g = 10 m/s 2 ) 25. (FMTM MG/2005) Uma mulher usando o pequeno gancho da extremidade do cabo da vassoura pendura-a no varal. O varal, muito tenso e de comprimento igual a 5 m, mantém uma ligeira inclinação com o horizonte, devido ao desnível de 10 cm entre os dois pregos nos quais é preso. 26. Um roda efetua 120 rpm. Calcule: a) seu período em segundos. b) sua frequência em hertz. 27. Os primeiros satélites artificiais lançados em torno da Terra ( ) levavam aproximadamente 120 min para dar uma volta completa em movimento periódico. Determine: a) o período em segundos. b) a frequência em hertz. 28. Um pêndulo vai de uma posição A a uma posição B, pontos extremos de uma oscilação, em 2 s. desprezando a resistência do ar, determine o período e a frequência. 29. Na vitrola da vovó, um disco gira com frequência de 45 rpm. Considerando nesse disco um ponto A situado a 10 cm do centro e outro B situado a 15 cm, determine para cada um deles. a) a frequência em hertz e o período em segundos; b) a velocidade angular em radianos por segundo; c) a velocidade escalar linear em metros por segundo. 30. Um ponto descreve uma circunferência de raio R = 2 m com movimento uniforme. Efetua 1 volta em 5 s. Determine: a) seu período; b) sua velocidade angular c) sua velocidade linear d) sua aceleração centrípeta 31. (UFPE) Uma arma dispara 30 balas/minuto. Estas balas atingem um disco girante sempre no mesmo ponto atravessando um orifício. Qual a velocidade angular do disco, em rotações por minuto? Considerando-se que para a pequena massa da vassoura, 0,8 kg, o cordame não sofre envergadura considerável, a força de atrito que impede a vassoura de escorregar até o prego mais baixo, em N, é igual a: a) 0,12. b) 0, (UFPel-RS) Em um parque de diversões, existe um carrossel que gira com velocidade angular constante, como mostra a figura. Analisando o movimento de um dos cavalinhos, visto de cima e de fora do carrossel, um estudante tenta fazer uma figura onde apareçam a velocidade v, a aceleração a e a resultante das forças que atuam sobre o cavalinho, R. 4 IFRN

5 b) Qual é a velocidade linear da cinta? 35. A engrenagem A acionada por um motor, gira com velocidade angular w a = 30 rad/s Certamente a figura correta é: Sabendo que R B = 2.R A, determine os sentidos de rotação e as velocidades angulares das engrenagens B e C. 36. (UNIMONTES MG/2010) Na figura, estão representadas duas polias, A e B, com raios R A < R B, acopladas por um eixo. 33. (UERJ-04) Considere os pontos A, B e C, assinalados na bicicleta da figura adiante. (MÁXIMO, Antônio & ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. São Paulo: Harbra, 1992.) A e B são pontos das duas engrenagens de transmissão e C é um ponto externo do aro da roda. A alternativa que corresponde à ordenação dos módulos das velocidades lineares V A, V B e V C nos pontos A, B e C, é: a) V B < V A < V C b) V A < V B = V C c) V A = V B < V C d) V A = V B = V C 34. (FUVEST-SP) Uma cinta funciona solidária com dois cilindros de raio R 1 = 10 cm e R 2 = 50 cm. Supondo que o cilindro maior tenha uma frequência de rotação f 2 = 60 rpm. a) Qual é a frequência de rotação f do cilindro menor? É CORRETO afirmar: a) As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B. b) As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da polia B. c) As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B. d) As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da polia B. 37. (UEM PR) Um carro se move com velocidade constante em uma estrada curva num plano horizontal. Desprezandose a resistência do ar, pode-se afirmar corretamente que sobre o carro atua; 01. uma força na mesma direção e em sentido contrário ao centro da curva. 02. uma força de atrito na mesma direção e no mesmo sentido do centro da curva. 04. uma força perpendicular à trajetória e dirigida para cima. 08. uma força perpendicular à trajetória e dirigida para baixo. 16. uma força na mesma direção e no mesmo sentido do movimento do carro. 5 IFRN

6 38. (UFAL/2011) Um carro passa por uma elevação na pista com velocidade de módulo constante e igual a 10 km/h. A elevação corresponde a um arco de uma circunferência de raio R = 5 m, centrada no ponto O (ver figura). Considerando o carro como uma partícula material, qual a sua aceleração centrípeta, em km/h 2, sobre a elevação? a) 2 b) 4 c) 200 d) 400 e) Uma massa puntual m = 0,10 kg está presa a uma das extremidades de um barbante de 1,0 m de comprimento. A outra extremidade do barbante está presa a um pino que pode girar livremente (veja a figura). A massa m gira com velocidade de módulo V = 3,0 m/s, descrevendo uma trajetória circular. Qual é a intensidade da tensão no fio? 40. O último circo que se apresentou em São Luís trouxe, na programação, o espetáculo denominado o globo da morte. O globo da morte é formado por um gradeado de aço em forma de esfera, onde os motociclistas em motos possantes exibem velocidade, coragem e agilidade num raio de aproximadamente 2,5m. No início da apresentação, apenas um motociclista inicia o movimento e, após alguns minutos, consegue completar diversas voltas passando pelo ponto mais alto do globo sem cair, desafiando a gravidade. no fio e o ângulo entre o fio e a vertical, considere as seguintes afirmativas: pedra I. O módulo da força resultante que atua na pedra é igual a T sen. II. O módulo da componente, na direção do movimento, da força resultante que atua na pedra é máximo quando a pedra atinge a altura máxima. III. A componente, na direção do fio, da força resultante que atua na pedra é nula no ponto em que a pedra atinge a altura máxima. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) I e II, apenas b) I e III, apenas c) II e III, apenas d) I, II e III e) II, apenas 42. (UFSC/2010) Rotor é um brinquedo que pode ser visto em parques de diversões. Consiste em um grande cilindro de raio R que pode girar em torno de seu eixo vertical central. Após a entrada das pessoas no rotor, elas se encostam nas suas paredes e este começa a girar. O rotor aumenta sua velocidade de rotação até que as pessoas atinjam uma velocidade v, quando, então, o piso é retirado. As pessoas ficam suspensas, como se estivessem ligadas à parede interna do cilindro enquanto o mesmo está girando, sem nenhum apoio debaixo dos pés e vendo um buraco abaixo delas. Qual é a menor velocidade que o motociclista deve imprimir à moto para passar por esse ponto, em m/s? 41. (IME RJ/2011) Uma pedra está presa a um fio e oscila da maneira mostrada na figura acima. Chamando T a tração Em relação à situação descrita, é CORRETO afirmar que: 01. a força normal, ou seja, a força que a parede faz sobre uma pessoa encostada na parede do rotor em movimento, é uma força centrípeta. 02. se duas pessoas dentro do rotor tiverem massas diferentes, aquela que tiver maior massa será a que terá 6 IFRN

7 maior chance de deslizar e cair no buraco abaixo de seus pés. 04. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele deve ser maior ou igual a gr 2. v 08. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional ao raio do rotor. 43. (PUC SP/2010) Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é a) 3,6 b) 18 c) 1,0 d) 6,0 e) (UNESP/2007) Um motorista, percorrendo uma estrada horizontal com velocidade v 100 km/h, pisa no acelerador do automóvel ao iniciar a subida de um morro, para conseguir chegar ao topo da elevação com essa mesma velocidade escalar. O trecho elevado da estrada possui um raio de curvatura 2 R 70m. Considere g 10 m/s. a) N b) N c) 1800 N d) N e) N 44. (UPE/2008) Um avião da esquadrilha da fumaça descreve um looping num plano vertical, com velocidade de 720km/h. Para que, no ponto mais baixo da trajetória circular, a intensidade da força que o piloto exerce no banco seja o triplo de seu peso, é necessário que o raio do looping, em metros, seja de a) 1700 b) 3000 c) 2300 d) 2000 e) (PUC SP/2007) A figura representa em plano vertical um trecho dos trilhos de uma montanha russa na qual um carrinho está prestes a realizar uma curva. Despreze atritos, considere a massa total dos ocupantes e do carrinho igual a 500 kg e a máxima velocidade com que o carrinho consegue realizar a curva sem perder contato com os trilhos igual a 36 km/h. O raio da curva, considerada circular, é, em metros, igual a Desenhe o diagrama das forças que atuam no automóvel no topo da elevação e determine se no ponto mais alto ele decolará, descolando momentaneamente da estrada. 47. (UDESC/2005) Um automóvel de 2000kg de massa sobe uma colina com velocidade de módulo igual a 20m/s. A colina tem a forma de um arco de circunferência de raio R=200m, conforme mostra a figura abaixo. v A Usando-se g=10m/s 2, o módulo da força, em newtons, que o solo exerce sobre o automóvel quando ele se encontra no ponto A, situado no topo da colina, é: a) b) c) d) e) (FUVEST SP/2000) Um carrinho é largado do alto de uma montanha russa, conforma a figura. B A Ele se movimenta, sem atrito e sem soltar-se dos trilhos, até atingir o plano horizontal. Sabe-se que os raios de curvatura da pista em A e B são iguais. Considere as seguintes afirmações: R g 7 IFRN

8 I. No ponto A, a resultante das forças que agem sobre o carrinho é dirigida para baixo. II. A intensidade da força centrípeta que age sobre o carrinho é maior em A do que em B. III. No ponto B, o peso do carrinho é maior do que a intensidade da força normal que o trilho exerce sobre ele. Está correto apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 49. (UFMG-MG) Durante uma aula de Física, o Professor Raimundo faz uma demonstração com um pêndulo cônico. Esse pêndulo consiste em uma pequena esfera pendurada na extremidade de um fio, como mostrado nesta figura: horizontal, e o ângulo que o fio forma com a vertical é φ = 60. a) Qual é a tensão no fio? b) Qual é a velocidade angular da massa? Se for necessário, use: sen 60 = 0,87, cos 60 = 0,5 51. Quando se dá uma pedalada na bicicleta ao lado (isto é, quando a coroa acionada pelos pedais dá uma volta completa), qual é a distância aproximada percorrida pela bicicleta, sabendo-se que o comprimento de um círculo de raio R é igual a 2.R, onde 3? A) 1,2 m B) 2,4 m C) 7,2 m D) 14,4 m E) 48,0 m 80 cm 10 cm 30 cm Nesse pêndulo, a esfera descreve um movimento circular com velocidade de módulo constante, em um plano horizontal, situado a 1,6 m abaixo do ponto em que o fio está preso ao teto. A massa da esfera é 0,40 kg, o raio de sua trajetória é 1,2 m e o comprimento do fio é 2,0 m. Considere a massa do fio desprezível. Despreze, também, qualquer tipo de atrito. Com base nessas informações: a) DESENHE e NOMEIE, na figura, as forças que atuam na esfera. RESPONDA: Quais são os agentes que exercem essas forças? b) CALCULE a tensão no fio 50. (UNICAMP-SP) Um pêndulo cônico é formado por um fio de massa desprezível e comprimento L = 1,25 m, que suporta uma massa m = 0,5 kg na sua extremidade inferior. 52. As bicicletas possuem uma corrente que liga uma coroa dentada dianteira, movimentada pelos pedais, a uma coroa localizada no eixo da roda traseira, como mostra a figura A. O número de voltas dadas pela roda traseira a cada pedalada depende do tamanho relativo destas coroas. 53. (UFSC) Um avião descreve uma curva em trajetória circular com velocidade escalar constante, num plano horizontal, conforme está representado na figura, onde F é a força de sustentação, perpendicular às asas; P é a força peso; a é o ângulo de inclinação das asas em relação ao plano horizontal; R é o raio de trajetória. A extremidade superior do fio é presa ao teto, conforme ilustra a figura a seguir. Quando o pêndulo oscila, a massa m executa um movimento circular uniforme num plano São conhecidos os valores: α = 45, R =1000 metros; massa do avião = kg, g=10m/s 2. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S), indicando sua soma econsiderando, para efeito de cálculos, apenas as forças indicadas na figura. 8 IFRN

9 01. Se o avião realiza movimento circular uniforme, a resultante das forças que atuam sobre ele é nula. 02. Se o avião descreve uma trajetória curvilínea, a resultante das forças externas que atuam sobre ele é, necessariamente, diferente de zero. 04. A resultante centrípeta é, em cada ponto da trajetória, a resultante das forças externas que atuam no avião, na direção do raio da trajetória. 08. A resultante centrípeta sobre o avião tem intensidade igual a N. 16. A velocidade do avião tem valor igual a 360 km/h. 32. A força resultante que atua sobre o avião não depende do ângulo de inclinação das asas em relação ao plano horizontal. 9 IFRN