Física II PROF. BENFICA

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1 Física II PROF. BENFICA LISTA 1 Leis de Newton 1) Uma força constante é aplicada em um objeto apoiado sobre um plano perfeitamente liso e horizontal, imprimindo-lhe determinada aceleração. No momento em que esta força é retirada, o corpo: a) para após diminuição gradual da velocidade. b) adquire aceleração negativa até parar. c) adquire movimento acelerado. d) continua movimentando-se com velocidade igual à do momento em que a força foi retirada. 2) Na figura abaixo, as forças F 1 e F 2 são aplicadas a uma caixa que desliza com velocidade constante sobre uma superfície sem atrito. Diminuímos o ângulo θ sem mudar o módulo de F 1. Para manter a caixa deslizando com velocidade constante devemos aumentar, diminuir ou manter inalterado o módulo de F 2? 3) Um corpo de massa 5 kg, inicialmente em repouso, é submetido à ação de uma força de 30 N. Qual é a aceleração que o corpo adquire, desprezando-se outras interações? 4) Um corpo de 5 kg, em repouso, é submetido ao esquema de forças mostrado na figura abaixo. Qual será sua velocidade após 5 s, desprezando-se outras interações quaisquer? 1

2 5) A figura a seguir apresenta os diagramas de corpo livre para quatro esferas idênticas, com massa de 5 kg cada uma. Calcule: (a) o módulo, direção e sentido da força resultante em cada caso; (b) o módulo, direção e sentido da aceleração em cada caso. 6) Sob a ação de duas forças, uma partícula se move com velocidade constante v = (3 m/s) i (4 m/s) j. Uma das forças é F 1 = (2 N) i + (- 6N) j. Qual é a outra? 7) Três astronautas, impulsionados por mochilas a jato, empurram e guiam um asteroide de 120 kg em direção a uma base de manutenção, exercendo as forças mostradas na figura abaixo, com F 1 = 32 N, F 2 = 55 N, F 3 = 41 N, θ 1 = 30º e θ 3 = 60º. Determine o módulo, direção e sentido da aceleração do asteroide. 8) Apenas duas forças horizontais atuam em um corpo de 3,0 kg que pode se mover em um piso sem atrito. Uma força é de 9,0 N e aponta para o leste; a outra é de 8,0 N e aponta para o sul. Qual é o módulo da aceleração do corpo? 9) A figura abaixo mostra um arranjo no qual quatro discos estão suspensos por cordas. A corda mais comprida, no alto, passa por uma polia sem atrito e exerce uma força de 98 N sobre a 2

3 parede à qual está presa. As tensões nas cordas mais curtas são T 1 = 58,8 N, T 2 = 49,0 N e T 3 = 9,8 N. Quais as massas dos quatro discos? 10) Um corpo cujo peso é 100 N está suspenso por uma mola de constante elástica K, desconhecida. Quando o corpo distender a mola em 0,1 m, estará apoiado no prato de uma balança, que indicará, então, uma leitura de 95 N. Qual é, em N/m, a constante elástica da mola? 11) Um bloco com um peso de 3,0 N está em repouso em uma superfície horizontal. Uma força para cima de 1,0 N é aplicada ao corpo através de uma mola vertical. Quais são (a) o módulo e (b) o sentido da força exercida pelo bloco sobre a superfície horizontal? 12) Determine a força T que deve ser aplicada ao fio 1 do sistema abaixo, para que fique em equilíbrio. A massa do corpo A é de 25 kg. O peso das polias e os atritos podem ser desprezados. 3

4 13) Os blocos A e B estão ligados por um fio ideal que passa por uma polia de atrito desprezível. Considere que a superfície onde B está apoiado é horizontal e de atrito também desprezível. As massas de A e B são, respectivamente, 3 kg e 2 kg. Determine a aceleração dos corpos e a tração do fio que os une. 14) Os ventos violentos de um tornado podem fazer com que pequenos objetos fiquem encravados em árvores, paredes de edifícios e até mesmo placas de sinalização de metal. Em uma simulação de laboratório um palito comum de madeira foi disparado por um canhão pneumático em um galho de carvalho. A massa do palito era 0,13 g, sua velocidade antes de penetrar no galho era 220 m/s e a profundidade de penetração foi 15 mm. Se o palito sofreu uma desaceleração constante, qual foi o módulo da força exercida pelo galho sobre o palito? 15) Um veleiro solar é uma nave espacial com uma grande vela que é empurrada pela luz do sol. Embora esse empurrão seja fraco em circunstâncias normais, ele pode ser suficiente para afastar a nave do sol em uma viagem gratuita, mas muito lenta. Suponha que a espaçonave tenha uma massa de 900 kg e receba um empurrão de 20 N. (a) Qual é o módulo da aceleração resultante? (b) Se a nave partir do repouso, que distância percorrerá em um dia? (c) qual é a velocidade no final desse dia? 16) A tensão para a qual uma linha de pescar arrebenta é chamada de resistência da linha. Qual é a resistência mínima necessária para que a linha faça parar um salmão de 85 N de peso em 11 cm se o peixe está inicialmente se deslocando a 2m8 m/s? Considere uma desaceleração constante. 17) A figura abaixo mostra quatro pinguins que estão sendo puxados sobre gelo muito escorregadio (sem atrito) por um zelador. As massas de três pinguins e a tensão em duas das cordas são m 1 = 12 kg, m 3 = 15 kg, m 4 = 20 kg, T 2 = 111 N e T 4 = 222 N. Determine a massa do pinguim m 2, que não é dada. 4

5 18) Qual a aceleração de um bloco abandonado sobre um plano inclinado, conforme a figura ao lado, desprezando-se o atrito? 19) Na figura ao lado, as polias e os fios são ideais. A massa do corpo A é igual a 20 kg e o dinamômetro D tem massa desprezível. Sabendo-se que o corpo A desce com velocidade constante, que os atritos são desprezíveis e que g = 10 m/s 2, determine a massa do corpo B e a leitura do dinamômetro. 20) Dois corpos A e B, de massas 4 kg e 6 kg, respectivamente, estão ligados por um fio ideal e sem peso, que passa por uma polia sem atrito e de peso desprezível. Adotando g = 10 m/s 2, determine a aceleração dos corpos, a tração no fio que une os corpos A e B e a tração no fio OC que sustenta o sistema. 21) Uma cômoda com uma massa de 45 kg, incluindo as gavetas e as roupas, está em repouso sobre o piso. (a) Se o coeficiente de atrito estático entre a cômoda e o piso é 0,45, qual é o módulo da menor força horizontal necessária para fazer a cômoda entrar em movimento? (b) Se as gavetas e as roupas, com uma massa total de 17 kg, são removidas antes de empurrar a cômoda, qual é o novo módulo mínimo? 5

6 22) Uma pessoa empurra horizontalmente um caixote de 55 kg com uma força de 220 N para deslocá-lo em um piso plano. O coeficiente de atrito cinético é 0,35. (a) Qual é o módulo da força de atrito? (b) Qual é o módulo da aceleração do caixote? 23) Um jogador de beisebol de massa m = 79 kg, deslizando para chegar a segunda base, é retardado por uma força de atrito de módulo 470 N. Qual é o coeficiente de atrito cinético entre o jogador e o chão? 24) O bloco A da figura abaixo pesa 102 N, e o bloco B pesa 32 N. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre A e a rampa são, respectivamente, 0,56 e 0,25. O ângulo θ é igual a 40º. Verifique se o sistema entra em movimento e, em caso afirmativo, com qual aceleração. 25) A velocidade terminal de um paraquedista é de 160 km/h na posição águia e 310 km/h na posição de mergulho de cabeça. Supondo que o coeficiente de arrasto C do paraquedista não mude de uma posição para outra, determine a razão entre a área da seção reta efetiva A na posição de menor velocidade e a área na posição de maior velocidade. 26) Calcule a razão entre a força de arrasto experimentada por um avião a jato voando a 1000 km/h a uma altitude de 10 km e a força de arrasto experimentada por um avião a hélice voando com metade da velocidade e a metade da altitude. A densidade do ar é de 0,38 kg/m 3 a 10 km e 0,67 kg/m 3 a 5,0 km. Suponha que os aviões possuem a mesma área de seção reta efetiva e o mesmo coeficiente de arrasto C. 6