Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física Apoio Pedagógico Turmas de 6 horas 2016/1 Oficina 5: Dinâmica 1 2 de maio de 2016

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física Apoio Pedagógico Turmas de 6 horas 2016/1 Oficina 5: Dinâmica 1 2 de maio de 2016 Em cada caso, atuam sobre uma pedra uma ou mais forças. Todos os desenhos estão no plano vertical, e o atrito pode ser desprezado exceto quando for informado o contrário. Faça os diagramas de corpo livre de maneira cuidadosa, mostrando todas as forças que agem na pedra. Fazemos um exemplo, para mostrar quão cuidadoso queremos estes diagramas. Por conveniência coloque todas as forças agindo no centro de massa da pedra, embora o atrito e a normal ajam no ponto de contacto com a superfície. Se possível, use uma régua, e use um lápis para que possa apagar eventuais erros. Use os seguintes símbolos para denotar as forças: w é o peso da pedra, T é a tensão, n é a normal e f é a força de atrito. Passo 3: Desenhe linha tracejadas paralelas aos fios de modo a completar o paralelogramo. 1) Equilíbrio (Exemplo). Passo 2: Desenhe uma linha tracejada de mesmo tamanho que a seta w para balanceá- lo. Passo 1: Desenhe uma seta representando o peso. Passo 4: Desenhe as setas ao longo dos fios para indicar as tensões T1 e T2. Lembre- se de que somente as setas pretas representam forças do diagrama de corpo livre.se 2) Equilíbrio. 3) A força de atrito não permite o deslizamento da pedra. 1

2 4) Equilíbrio. 5) Equilíbrio. 6) Equilíbrio. 7) Equilíbrio. 8) Equilíbrio. 9) A pedra desliza um plano inclinado sem atrito. 10) A pedra está caindo sem atrito. 2

3 11) A pedra está deslizando com velocidade constante uma superficie sem atrito. 12) A pedra está caindo com velocidade constante (velocidade terminal). 13) A pedra está freando devido ao atrito cinético. 14) A pedra está subindo numa trajetória parabólica. 15) A pedra está no topo da trajetória parabólica. 16) A pedra está atada a uma corda e puxada verticalmente para cima, acelerando com 9,8 m/s 2. Despreze o atrito. 17) A pedra está atada a uma corda e puxada de modo que se movimente horizontalmente com velocidade constante. Deverá ter atrito! 3

4 18) A pedra está atada a uma corda e puxada de modo que se acelera horizontalmente com 2g. Não há atrito. Desenhe os diagramas de corpo livre de maneira cuidadosa, mostrando todas as forças que agem na pedra. Em cada caso indique a força centrípeta (lembre-se que ela, por ser a força resultante na direção radial, não faz parte do diagrama de corpo livre!). Note que a pedra não está em equilíbrio, pois está-se movendo numa trajetória circular. A força centrípeta depende da velocidade angular e pode não ter uma indicação exata do módulo da força no desenho. Símbolos: w é o peso da pedra, T é a tensão, f é a força de atrito, n é a normal e F c é a força centrípeta. 19) Pêndulo, na posição mais baixa da trajetória. Sem atrito. 20) Atada a um fio preso a um poste e movendo-se num círculo com velocidade constante num superfície horizontal sem atrito. 21) Atada a um fio preso a um poste e movendo-se num círculo horizontal com velocidade constante. Sem atrito. 22) Pêndulo, sem atrito. 4

5 24) A pedra está movendo-se num círculo vertical com a corda na horizontal. 25) Pêndulo, no ponto mais alto da trajetória (círculo vertical). Sem atrito. 26) Pedra está sobre um disco horizontal que gira com velocidade angular constante. O atrito impede a pedra de deslizar. A trajetória da pedra é um círculo horizontal. 27) A pedra está sobre uma superfície sem atrito de um cone, que gira com velocidade angular constante. A trajetória da pedra é um círculo horizontal. 28) Há atrito entre a pedra e a parede lateral de um cilindro que gira com velocidade angular constante. A trajetória da pedra é um círculo horizontal. 29) Dois fios ideais AC e BC estão presos a um teto horizontal e a uma parede vertical nos respectivos pontos A e B, como indica a figura. Na extremidade comum C dos fios está suspenso e em equilíbrio um bloco de peso P. O fio BC é perpendicular à parede e o fio AC faz um ângulo θ com o teto(0 < θ < π/2). Qual é o módulo T da tensão no fio AC? 5