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1 1. (Ufpe 2008) A figura mostra uma partícula de massa m = 20 g que está sob a ação de três forças constantes e co-planares, cujos módulos são: F1 = 1,4 N; F2 = 0,50 N; F3 = 1,5 N. Calcule a magnitude da aceleração da partícula ao longo da direção indicada pela linha tracejada, em m/s (Unesp 2007) Uma das modalidades esportivas em que nossos atletas têm sido premiados em competições olímpicas é a de barco a vela. Considere uma situação em que um barco de 100 kg, conduzido por um velejador com massa de 60 kg, partindo do repouso, se desloca sob a ação do vento em movimento uniformemente acelerado, até atingir a velocidade de 18 km/h. A partir desse instante, passa a navegar com velocidade constante. Se o barco navegou 25 m em movimento uniformemente acelerado, qual é o valor da força aplicada sobre o barco? Despreze resistências ao movimento do barco. 3. (Unifesp 2007) Na divulgação de um novo modelo, uma fábrica de automóveis destaca duas inovações em relação à prevenção de acidentes decorrentes de colisões traseiras: protetores móveis de cabeça e luzes intermitentes de freio. Em caso de colisão traseira, "os protetores de cabeça, controlados por sensores, são movidos para a frente para proporcionar proteção para a cabeça do motorista e do passageiro dianteiro dentro de milisegundos. Os protetores [...] previnem que a coluna vertebral se dobre, em caso de acidente, reduzindo o risco de ferimentos devido ao efeito chicote [a cabeça é forçada para trás e, em seguida, volta rápido para a frente]". As "luzes intermitentes de freio [...] alertam os motoristas que estão atrás com maior eficiência em relação às luzes de freio convencionais quando existe o risco de acidente. Testes [...] mostram que o tempo de reação de frenagem dos motoristas pode ser encurtado em média de até 0,20 segundo se uma luz de aviso piscante for utilizada durante uma frenagem de emergência. Como resultado, a distância de frenagem pode ser reduzida em 5,5 metros [aproximadamente, quando o carro estiver] a uma velocidade de 100 km/h". ( a) Qual lei da física explica a razão de a cabeça do motorista ser forçada para trás quando o seu carro sofre uma colisão traseira, dando origem ao "efeito chicote"? Justifique. b) Mostre como foi calculada a redução na distância de frenagem. 4. (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. Página 1 de 9

2 Supondo que não haja movimento relativo entre as partes do sistema, calcule o módulo da força horizontal que a pessoa exerce sobre o pacote. 5. (Ufrrj 2007) Um menino, de massa igual a 40 kg, tenta, sem sucesso, empurrar uma caixa, de massa 80 kg, exercendo uma força horizontal de intensidade igual a 60 N. a) Represente as demais forças que atuam na caixa e escreva quem exerce cada uma dessas forças. b) Calcule o módulo dessas forças. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Constantes físicas necessárias para a solução dos problemas: aceleração da gravidade: 10 m/s 2 34 constante de Planck: 6,6 10 J s 6. (Ufpe 2007) Dois blocos, de massas M1 e M2, estão ligados através de um fio inextensível de massa desprezível que passa por uma polia ideal, como mostra a figura. O bloco 2 está sobre uma superfície plana e lisa, e desloca-se com aceleração a = 1 m/s 2. Determine a massa M2, em kg, sabendo que M1 = 1 kg. Página 2 de 9

3 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: SE NECESSÁRIO, ADOTE g = 10 m/s (G1 - cftce 2006) Na figura têm-se três caixas com massas m1 = 45,0 kg, m2 = 21,0 kg, e m3 = 34,0 kg, apoiadas sobre uma superfície horizontal sem atrito. a) Qual a força horizontal F necessária para empurrar as caixas para a direita, como se fossem uma só, com uma aceleração de 1,20m/s 2? b) Ache a força exercida por m2 em m3. 8. (Unesp 2005) A figura ilustra um bloco A, de massa ma = 2,0 kg, atado a um bloco B, de massa mb = 1,0 kg, por um fio inextensível de massa desprezível. O coeficiente de atrito cinético entre cada bloco e a mesa é μc. Uma força F = 18,0 N é aplicada ao bloco B, fazendo com que ambos se desloquem com velocidade constante. Considerando g = 10,0 m/s 2, calcule a) o coeficiente de atrito μc. b) a tração T no fio. 9. (Ufrrj 2005) Um banco e um bloco estão em repouso sobre uma mesa conforme sugere a figura: Página 3 de 9

4 Identifique todas as forças que atuam no banco, calculando seus valores. 10. (Ufrrj 2004) Analise as figuras a seguir e leia com atenção o texto. Dois blocos de massas m e M, sendo M>m estão em repouso e em contato um ao lado do outro, sobre uma superfície plana. Se empurrarmos um dos blocos com uma força F, paralela à superfície, o conjunto irá mover-se com uma dada aceleração. Determine se faria diferença para as magnitudes da aceleração do conjunto e das forças de contato entre os blocos, se tivéssemos empurrado o outro bloco. 11. (Ufv 2004) Três blocos idênticos, A, B e C, cada um de massa M, deslocam-se sobre uma superfície plana com uma velocidade de módulo V constante. Os blocos estão interligados pelas cordas 1 e 2 e são arrastados por um homem, conforme esquematizado na figura a seguir. Página 4 de 9

5 O coeficiente de atrito cinético entre os blocos e a superfície é μ e a aceleração da gravidade local é g. Calcule o que se pede em termos dos parâmetros fornecidos: a) a aceleração do bloco B. b) a força de tensão T na corda 2. c) o trabalho da força resultante no bloco C. d) a potência fornecida pelo homem. e) o trabalho da força de atrito sobre o bloco A quando este sofre um deslocamento L. 12. (Ufrj 2002) Um corredor de alto desempenho parte do repouso e atinge uma velocidade de 10 m/s em 2,5 s, na fase de aceleração. Suponha que a massa do corredor seja de 70 kg. Calcule o módulo da força horizontal média que o piso da pista de corridas exerce sobre o corredor nesta fase. 13. (Ufv 1999) Em 13 de janeiro de 1920 o jornal New York Times publicou um editorial atacando o cientista Robert Goddard por propor que foguetes poderiam ser usados em viagens espaciais. O editorial dizia: "É de se estranhar que o prof. Goddard, apesar de sua reputação científica internacional, não conheça a relação entre as forças de ação e reação e a necessidade de ter alguma coisa melhor que o vácuo contra a qual o foguete possa reagir. É claro que falta a ele o conhecimento dado diariamente no colégio." Comente o editorial anterior, indicando quem tem razão e por quê, baseando sua resposta em algum princípio físico fundamental. 14. (G1 1996) Quando uma pessoa está com as mãos molhadas e não encontra uma toalha ela faz um determinado movimento com mãos e assim as gotas desgrudam da pele. Explique esse procedimento de acordo com a ideia de inércia. 15. (G1 1996) Quando um ônibus inicialmente parado arranca, um passageiro que estava de pé sem segurar nos estribos perde o equilíbrio e cai. Como se explica o tombo de acordo com a ideia de inércia? 16. (Ufpe 1996) O gráfico a seguir corresponde ao movimento de um bloco de massa 28 g, sobre uma mesa horizontal sem atrito. Se o bloco foi arrastado a partir do repouso por uma força horizontal constante, qual o módulo da força em unidades de 10-3 N? Página 5 de 9

6 17. (G1 1996) Duas pessoas possuíam na Terra massas iguais a 70 kg. "Se o primeiro mudar para a Lua (g =1,6 m/s 2 ) e o segundo para um determinado planeta de g = 0,7 m/s 2, então pode-se afirmar que a primeira pessoa ficará mais magra que a segunda pessoa". Você concorda com essa afirmação? Justifique. 18. (G1 1996) Um determinado corpo de massa 25 kg, inicialmente em repouso, é puxado por uma força resultante F atingindo, num tempo de 6 segundos velocidade de 30 m/s. Calcule F. 19. (G1 1996) Podemos explicar que a Lua não cai sobre a Terra através do princípio da ação e reação? 20. (G1 1996) Analise a afirmação adiante e diga se ela é verdadeira ou falsa, justificando. "Quando um fuzil dispara um projétil este é lançado a centenas de metros por segundo enquanto que o fuzil recua contra o ombro do atirador com uma velocidade muito menor. Isso significa que a força que o fuzil aplica no projétil é muito mais intensa do que a força que o projétil exerce no fuzil. Página 6 de 9

7 Gabarito: Resposta da questão 1: 10 m/s 2. Resposta da questão 2: Pela equação de Torricelli v 2 = v a. S 5 2 = a = 50.a a = 0,5 m/s 2 Pela equação fundamental da dinâmica F = m.a F = ( ).0,5 = 160.0,5 = 80 N Resposta da questão 3: a) Inércia. b) v = S/ t 100 3,6 Resposta da questão 4: Pela segunda lei de Newton, F = m.a Assim 240 = ( ).a 240 = 160.a ==> a = 240 = 1,5 m/s2 160 Apenas sobre o pacote de 2 kg F = m.a = 2.1,5 = 3,0 N = S/0,2 S = 27,77.0,2 = 5,5 m Resposta da questão 5: a) Além da força Fm exercida pelo menino, atuam sobre a caixa o peso P, exercido pela gravidade e a força Fs, exercida pelo solo. Esta última pode ser decomposta em uma componente normal, N e uma tangencial, Fat. b) P = mg = = 800 N; Se a caixa não se move, pela 1 a Lei de Newton F 0 Fat Fm 60N x F 0 N P mg 400N y Página 7 de 9

8 Assim, temos: F S (Fat) N F S (60) (400) FS 404N Resposta da questão 6: M2 = 9 kg. Resposta da questão 7: a) F = 120 N. b) F23 = 40,8 N. Resposta da questão 8: a) 0,60 b) 12,0N Resposta da questão 9: Observe a figura a seguir Resposta da questão 10: A aceleração é a mesma nas duas situações. A força de contato será maior na situação do conjunto 1. Resposta da questão 11: a) zero b) 2μMg c) zero d) 3μMgV e) -μmgl Resposta da questão 12: 2, N Resposta da questão 13: O cientista tem razão pois o foguete reagirá sobre os gases que irá expelir, segundo a 3 a Lei de Newton. Resposta da questão 14: Mudando repentinamente as mãos de direção, as gotas, por inércia, permanecem na direção original. Página 8 de 9

9 Resposta da questão 15: O passageiro (seu corpo) tende a permanecer (no caso) parado. Resposta da questão 16: N. Resposta da questão 17: Não. Os volumes destas pessoas continuarão os mesmos. Apenas seus pesos alteraram. Resposta da questão 18: 125 N Resposta da questão 19: Não, pois a ação não neutraliza a reação, já que estas duas forças agem em corpos diferentes. Resposta da questão 20: Não. Pela lei da ação e reação, estas forças devem ter a mesma intensidade. Página 9 de 9