UFF - Universidade Federal Fluminense Pólo Universitário de Volta Redonda - Física I Lista de exercícios n o 5: leis de Newton 1 - Uma pessoa de 80 kg está saltando de pára-quedas e sentindo uma aceleração para baixo de 2, 5 m/s 2. A massa do pára-quedas é de 5, 0 kg. (a) Qual é a força para cima que o ar exerce sobre o pára-quedas aberto? (b) Qual é a força para baixo que a pessoa exerce sobre o pára-quedas? 2 - Um bloco de massa m 1 = 3, 70 kg sobre um plano inclinado de 30, 0 0 está ligado por um fio, que passa por uma roldana sem massa e sem atrito, a um segundo bloco de massa m 2 = 2, 30 kg suspenso verticalmente, conforme figura abaixo. (a) Qual é o módulo da aceleração dos blocos? (b) Qual é o módulo da tração no fio? m 1 m 2 30,0 o 3 - Na figura abaixo, um bloco de 5, 00 kg é puxado ao longo de um piso horizontal sem atrito por uma corda que exerce uma força de módulo F = 12, 0 N na direção 25, 0 0 para cima da horizontal. (a) Qual é o módulo da aceleração do bloco? (b) O módulo da força F é aumentado lentamente. Qual o seu valor imediatamente antes de o bloco ser completamente levantado do piso? (c) Qual o módulo da aceleração do bloco imediatamente antes dele ser completamente levantado do piso? F 5,00 kg 25,0 o 1
4 - Um macaco de 10 kg sobe em uma corda de massa desprezível pendurada em um galho de árvore que está presa do outro lado em um caixote de 15 kg no chão, conforme a figura abaixo. (a) Qual o módulo da menor aceleração que o macaco deve ter para que ele consiga levantar o caixote do chão? Se depois de o caixote ter sido levantado, o macaco parar de subir e ficar agarrado na corda, determine: (b) o módulo, direção e sentido da aceleração do macaco. (c) a tração na corda. 5 - Na figura seguinte, um homem está sobre uma plataforma que está suspensa por uma corda de massa desprezível que passa por uma roldana e volta para a mão do homem. A massa da roldana e o atrito entre a corda e a roldana são desconsideráveis. A massa do homem e da plataforma juntos é de 95, 0 kg. Com que intensidade de força o homem deve puxar a corda para que ele se eleve: (a) com uma velocidade constante. (b) com uma aceleração para cima de 1, 30 m/s 2. Suponha agora que a corda no lado direito se estenda até o chão, onde ela é puxada por uma segunda pessoa. Qual deve ser a intensidade da força com que essa pessoa deve puxar a corda para que o homem se eleve: (c) com velocidade constante. (d) com uma aceleração para cima de 1, 30 m/s 2. 2
6 - Um bloco está em uma extremidade de uma prancha de 2, 0 m de comprimento. Erguendo-se lentamente essa extremidade da prancha, o bloco começa a escorregar quando ela está a 1, 03 m de altura, levando 2, 2 s para deslizar até a outra extremidade que permaneceu no chão. (a) Qual é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a prancha? (b) Qual é o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a prancha? 7 - Uma placa espessa de 40 kg repousa sobre um piso sem atrito. Um bloco de 10 kg repousa sobre a placa, conforme figura abaixo. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a placa é igual a 0, 60, ao passo que seu coeficiente de atrito cinético é igual a 0, 40. O bloco de de 10 kg é puxado por uma força horizontal com uma intensidade de 100 N. Determine: (a) a aceleração resultante do bloco. (b) a aceleração resultante da placa. 100 N 10 kg 000000000000000000000 111111111111111111111 000000000000000000000 111111111111111111111 000000000000000000000 111111111111111111111 Sem atrito 40 kg 8 - Os blocos A e B da figura abaixo pesam 44 N e 22 N, respectivamente. Eles estão unidos por uma corda de massa desprezível que passa sem atrito por uma roldana de massa também desprezível. (a) Determine o peso mínimo do bloco C para impedir que o bloco A deslize se o coeficiente de atrito estático entre o bloco A e a mesa for de 0, 20. 3
(b) Suponha que o bloco C seja subitamente removido de cima do bloco A. Qual será a aceleração do bloco A se o coeficiente de atrito cinético entre o bloco A e a mesa for de 0, 15? C A 000000000000000000000000000 111111111111111111111111111 000000000000000000000000000 111111111111111111111111111 000000000000000000000000000 111111111111111111111111111 01 B 9 - Calcule a razão entre a força de arrasto sobre um avião de passageiros a jato voando com velocidade de 1000 km/h a uma altitude 10 km e a força de arrasto sobre um avião de transporte com propulsão a hélice, voando com metade da velocidade e metade da altitude do jato. A 10 km de altitude, a massa específica do ar é de 0, 38 kg/m 3 e a 5, 0 km é de 0, 67 kg/m 3. Suponha que as aeronaves tenham a mesma seção transversal efetiva e o mesmo coeficiente de arrasto C. 10 - Um disco de massa m desliza sobre uma mesa sem atrito, enquanto permance ligado a um cilindro em repouso de massa M, pendurado por um fio que passa por um buraco feito na mesa, conforme figura abaixo. O disco percorre uma trajetória circular de raio r. Que velocidade do disco mantém o cilindro em repouso? r m M 11 - Na figura abaixo, uma bola de 1, 34 kg está ligada, por dois fios de massa desprezível, a uma haste vertical que está girando. Os fios, que possuem um comprimento de 1, 70 m cada, estão ligados à haste e estão esticados. A tração no fio de cima é de 35, 0 N. (a) Determine o módulo da tração no fio de baixo. 4
(b) Qual é o módulo da força resultante sobre a bola? (c) Qual é o módulo da velocidade da bola? Comprimento do fio = 1,70 m cada 1,70 m Haste girante 12 - Calcule a menor força F para que o bloco menor, com m = 16 kg, da figura fique unido ao bloco maior, com M = 88 kg. A superfície onde está colocado o bloco maior não tem atrito, e o atrito estático entre os dois blocos é µ = 0, 38. sem atrito m F M Respostas 1 - (a) 6, 2 10 2 N; (b) 5, 8 10 2 N. 2 - (a) 0, 735 m/s 2 ; (b) 20, 8 N. 3 - (a) 2, 18 m/s 2 ; (b) 116 N; (c) 21, 0 m/s 2. 4 - (a) 4, 9 m/s 2 ; (b) 2, 0 m/s 2, na direção vertical para cima; (c) 1, 2 10 2 N. 5 - (a) 466 N; (b) 527 N; (c) 931 N; (d) 1, 05 10 3 N. 6 - (a) 0, 60; (b) 0, 55. 7 - (a) 6, 1 m/s 2, para a esquerda; (b) 0, 98 m/s 2, para a esquerda. 5
8 - (a) 66 N; (b) 2, 3 m/s 2. 9-2, 3. 10 - Mgr/m. 11 - (a) 8, 74 N; (b) 37, 9 N; (c) 6, 45 m/s. 12-4, 9 10 2 N. 6