Exercícios sobre Equilíbrio do ponto material

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1 PROFESSOR: Marcos Veiga BANCO DE QUESTÕES -FÍSICA- 2ª SÉRIE - ENSINO MÉDIO - PARTE 2 ============================================================================================== Exercícios sobre Equilíbrio do ponto material 01- Uma partícula encontra-se em equilíbrio, submetida a apenas duas forças. O que se pode concluir a respeito delas? 02- Um ponto material está em equilíbrio, submetido a apenas três forças. Qual é a condição que as intensidades dessas forças devem satisfazer? 03- Uma partícula submetida a apenas três forças, de intensidades 3 N, 4 N e 20 N, pode estar em equilíbrio? 04- Em cada uma das extremidades de um fio considerado ideal, que passa por duas pequenas polias também supostas ideais, está suspenso um corpo de massa igual a m. Um terceiro corpo de massa m é suspenso do ponto médio M do fio e baixado até a posição de equilíbrio. Determine, em função de l(ver figura), quanto desceu o terceiro corpo. 05- Na figura, um corpo de peso 120 N encontra-se em equilíbrio, suspenso por um conjunto de três fios ideais A, B e C. Calcule asintensidades das trações, e, respectivamente nos fios A, B e C. sen θ = 0,60 cos θ = 0,80 T A T B T C Página 1 de 10-08/10/2014-4:14

2 06- Um ornamento de peso 80 N está suspenso por um cordel, como indica a figura: No equilíbrio, calcule a intensidade da tração no cordel. 07- Uma caixa é mantida em equilíbrio por três cordas A, B e C, como representa a figura. Coloque em ordem crescente as intensidades T A, T B e T C das trações nessas cordas. 08- Para corrigir o desalinhamento do dente incisivo A de um paciente, um dentista fez passar um elástico por esse dente e o amarrou a dois dentes posteriores, conforme a figura. Sabendo que a tensão no elástico é de 10 N e que cos θ = 0,85, determine o valor em newtons da força total aplicada pelo elástico sobre o dente A. 09- A figura representa um sistema constituído de fios e três polias P 1, P 2 e P 3, todos considerados ideais. A força F, aplicada na extremidade de um dos fios, mantém o sistema em equilíbrio, sustentando uma carga de N. Calcule a intensidade da força F. Página 2 de 10-08/10/2014-4:14

3 10- O sistema de roldanas da figura está sendo usado para elevar, em equilíbrio, um objeto de peso P. Então, o módulo da força F vale: P P (A) F = ; (B) F = ; cos α 3 P (C) F = cosα ; (D) F = 3 P (E) F = cosα. 3 2 P 3 ; Uma pedra de 664 N de peso encontra-se em repouso, suspensa por três cordas leves A, B e C, como representa a figura. Calcule as intensidades das trações nessas cordas (T A, T B e T C ). Use: sen 30 = 0,50; cos 30 = 0,87; sen 53 = 0,80; cos 53 = 0, Uma das modalidades de ginástica olímpica é a das argolas. Nessa modalidade, os músculos mais solicitados são os dos braços, que suportam as cargas horizontais, e os da região dorsal, que suportam os esforços verticais. Considerando um atleta cuja massa d = 0,5 m, responda (g = 10 m/s 2 ): é de 60 kg e sendo os comprimentos indicados na figura H = 3,0 m, L = 1,5 m e a) Qual a tensão em cada corda quando o atleta se encontra pendurado no início do exercício com os braços na vertical? Página 3 de 10-08/10/2014-4:14

4 b) Quando o atleta abre os braços na horizontal, qual a componente horizontal da tensão em cada corda? 13- Nas situações a e b ilustradas a seguir, um mesmo bloco de massa m igual a 10 kg encontra-se na iminência de escorregar, tracionado elasticamente por uma mola de constante elástica K igual a 300 N/m. Situação a: bloco apoiado em um plano horizontal na iminência de escorregar. Situação b: bloco apoiado em um plano inclinado de θ em relação à horizontal (sen θ = 0,60 e cos θ = 0,80) na iminência de subir. Sabendo que, nas duas situações, o coeficiente de atrito estático μ e entre o bloco e o plano é igual a 0,45 e considerando g igual a 10 m/s 2, calcule a deformação da mola: a) na situação a; b) na situação b. 14- Uma esfera de aço (E) pesando 200 N encontra-se apoiada em um plano horizontal e amarrada a uma parede vertical por meio de um fio ideal: Um cilindro (C) de peso 100 N é ligado a um fio ideal, que passa por uma polia também ideal e vai prender-se à esfera. Calcule: a) a intensidade da força de reação normal do plano horizontal sobre a esfera; b) a intensidade da força de tração no fio que liga a esfera à parede vertical; c) a intensidade do peso que o cilindro deveria ter para que a esfera ficasse na iminência de sair do plano. 15- Na figura a seguir, (1) e (2) são duas rampas planas perfeitamente lisas que se interceptam em uma reta horizontal, que passa por A e é perpendicular ao plano do papel. Nas rampas, apoia-se um prisma reto, hexagonal, regular e homogêneo, cujo peso P tem intensidade de 100 N. 3 4 Sabendo que sen α = e cos α =, determine as intensidades das forças aplicadas pelo prisma sobre as rampas. 5 5 Página 4 de 10-08/10/2014-4:14

5 16- Na situação de equilíbrio esquematizada a seguir, os fios são ideais: sen θ = 0,6 cos θ = 0,8 Sendo 0,4 o coeficiente de atrito estático entre o bloco A e o plano horizontal em que ele se apoia, determine a maior massa que o bloco B pode ter de modo que o equilíbrio se mantenha, supondo essa montagem feita: a) na superfície da Terra; b) na superfície da Lua. Página 5 de 10-08/10/2014-4:14

6 Gabarito 01- Elas têm intensidades iguais, direções iguais e sentidos opostos. 02-1ª possibilidade: As forças têm direções diferentes. Nesse caso, posicionando-as segundo a regra do polígono, obtemos um triângulo: Para o triângulo existir, é necessário que a medida de cada um dos seus lados seja menor que a soma das medidas dos outros dois. Então, a intensidade de cada uma das três forças tem de ser menor que a soma das intensidades das outras duas. Por exemplo: F 1 = 3N 1 F 2 = 4 N e F 3 = 6N. F 1 F 3 F 2 2ª possibilidade:as forças têm direções iguais. Agora, temos uma situação do seguinte tipo: F 1 F 2 F 3 Isso significa que a intensidade de uma das três forças tem de ser igual à soma das intensidades das outras duas. 03- Não, porque 20N>3N + 4N Página 6 de 10-08/10/2014-4:14

7 Para resolver esse tipo de exercício, é necessário lembrar que: Num mesmo fio ideal, a tração tem a mesma intensidade em todos os seus pontos. Em qualquer corpo em equilíbrio, a força resultante é nula (nas polias, a força resultantee seria nula mesmo que não estivessem em equilíbrio, porque, sendo consideradas ideais, têm massass nulas). Então, temos: 10- Página 7 de 10-08/10/2014-4:14

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10 FM/1407/BANCO DE QUESTOES/FISICA/FISICA - 2a SERIE - ENSINO MEDIO - 2a ETAPA MARCOS VEIGA - PARTE 2.DOC Página 10 de 10-08/10/2014-4:14