Aplicações das Leis de Newton 1) Na tabela seguinte apresentamos as acelerações adquiridas por três automóveis A, B, C quando sobre eles atuam as forças indicadas abaixo. Utilizando o princípio fundamental da dinâmica (2ª lei de Newton) determine qual carro tem maior massa. Escreva os cálculos. 6) Determine a aceleração do conjunto de corpos e as intensidades das trações nos fios do esquema abaixo, sabendo que ma = 1kg, mb=2 kg, mc = 3kg e md = 4kg. 7) No interior de um elevador existe um dinamômetro no qual está suspenso um corpo de massa 2kg. Se a indicação do dinamômetro é de 24N, é CORRETO afirmar que 2) Sob a ação de uma força F de módulo 50N, um corpo de 8kg tem uma aceleração de 5m/s 2. Considerando que apenas a força de atrito, Fat, interfere no movimento, seu valor em N é (A)10 (B)20 (C)30 (D)40 (E)50 3) Três corpos A, B e C de massas iguais a M A=2kg, M B=3kg e M C=5kg estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. O fio que liga os corpos é ideal, isto e, de massa desprezível e inextensível. A força horizontal F tem intensidade igual a 40N. Qual a intensidade das força de tração no fio 1 e no fio 2? (A) o elevador está parado. (B) o elevador está subindo com velocidade constante (C) o elevador está subindo com movimento uniformemente acelerado. (D) o elevador está descendo com movimento uniformemente acelerado. (E) o elevador está descendo com movimento uniforme. 8) Na figura, os corpos M e P tem massas respectivamente iguais a 3kg e 2kg. Desprezando-se os atritos e as massas da polia e do fio e considerando-se g = 10m/s 2, a aceleração do corpo M vale: A) 8m/s 2 B) 6m/s 2 C) 4m/s 2 D) 2m/s 2 4) Os blocos A e B têm massas ma=5,0kg e mb=2,0kg e estão apoiados num plano horizontal perfeitamente liso. Aplica-se ao corpo A a força horizontal de módulo 21N. A força de contato entre os blocos A e B tem módulo, em newtons, 9) Calcule a aceleração do conjunto e a tração nos fios. A) 21 B) 11,5 C) 9,0 D) 7,0 E) 6,0 5) Durante uma apresentação da Esquadrilha da Fumaça, um dos aviões descreve a trajetória circular representada nesta figura: 10) A figura a seguir mostra um corpo de massa 50kg sobre um plano inclinado sem atrito, que forma um ângulo θ com a horizontal. A intensidade da força F r que fará o corpo subir o plano com aceleração constante de 2 m/s 2 é: (Dados:g=10m/s 2 e sen θ = 0,6 ) Ao passar pelo ponto MAIS baixo da trajetória, a força que o assento do avião exerce sobre o piloto é A) igual ao peso do piloto. B) maior que o peso do piloto. C) menor que o peso do piloto. D) nula. A) 50 N B) 100 N C) 200 N D) 300 N E) 400 N
11) Sabendo que no sistema indicado não há atrito e que os fios e a polia são ideais, determine e aceleração do conjunto e as intensidades das trações nos fios. Dados: ma = 1kg, mb = 2kg, mc = 7 kg e g=10 m/s 2, sen30º = 0,5 e cos30º = 0,86 14) Os corpos A, B e C a seguir representados possuem massas m(a) = 3 kg, m(b) = 2 kg e m(c) = 5 kg. Considerando que estão apoiados sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa e que a força F vale 20 N, determine a intensidade da força que o corpo A exerce sobre o corpo B. 12) Na montagem experimental ilustrada ao lado, os fios e a polia têm massas desprezíveis e podese desconsiderar o atrito no eixo da polia. Considere g = 10m/s 2 Nessas condições, é CORRETO afirmar (A) 14 N. (B) 8 N. (C) 2 N. (D) 10 N. (E) 12 N. 15) Um trabalhador empurra um conjunto formado por dois blocos A e B de massas 4 kg e 6 kg, respectivamente, exercendo sobre o primeiro uma força horizontal de 50 N, como representado na figura. Admitindo-se que não exista atrito entre os blocos e a superfície, o valor da força que A exerce em B, em Newtons, é A) Os corpos movem-se com velocidade constante. B) A tensão no fio é de 30 N. C) A força do conjunto sobre a haste de sustentação é de 50 N. D) A aceleração dos corpos é de 5,0 m/s 2. (A) 50. (B) 30. (C) 20. (D) 10. 16) Na figura, os blocos A e B, com massas iguais a 5 e 20 kg, respectivamente, são ligados por meio de um cordão inextensível. 13) Uma pessoa sobe em uma balança que está dentro de um elevador e as seguintes situações se apresentam: A O elevador sobe com aceleração de 2 m/s². B O elevador desce com aceleração constante de 2 m/s². C O elevador cai em queda livre, quando os cabos de sustentação se rompem. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², as indicações da balança, em kg, para os casos A, B e C serão, respectivamente, (A) 72, 48, 0. (B) 48, 72, 0. (C) 72, 48, 60. (D) 48, 72, 60. Desprezando-se as massas do cordão e da roldana e qualquer tipo de atrito, a aceleração do bloco A, em m/s², é igual a (A) 1,0. (B) 2,0. (C) 3,0. (D) 4,0.
17) Dois blocos, de massas m1 = 3,0 kg e m2 = 1,0 kg, ligados por um fio inextensível, podem deslizar sem atrito sobre um plano horizontal. Esses blocos são puxados por uma força horizontal F de módulo F= 6 N, conforme a figura. A tensão no fio que liga os dois blocos é (A) zero. (B) 2,0 N. (C) 3,0. (D) 4,5 N. (E) 6,0 N. 18) Três blocos A, B e C de massas 4 kg, 6 kg e 8 kg, respectivamente, são dispostos conforme representado no desenho, em um local onde a aceleração da gravidade g vale 10 m/s². 20) Na figura, o bloco A tem uma massa MA = 80 kg e o bloco B, uma massa MB = 20 kg. São ainda desprezíveis os atritos e as inércias do fio e da polia e considera-se g = 10 m/s². 20.1 Sobre a acelração do bloco B, é CORRETO afirmar que ela será de (A) 1 m/s² para baixo. (B) 4,0 m/s² para cima. (C) 4,0 m/s² para baixo. (D) 2,0 m/s² para baixo. 20.2 O módulo da força que traciona o fio é (A) 160 N. (B) 200 N. (C) 400 N. (D) 600 N. 21) 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/s². Determine a massa M2, em kg, sabendo que M1 = 1 kg. Desprezando todas as forças de atrito e considerando ideais as polias e fios, a intensidade da força horizontal F que deve ser aplicada ao bloco A para que o bloco C suba verticalmente com uma aceleração constante de 2 m/s² é de (A) 100 N. (B) 112 N. (C) 124 N. (D) 140 N. (E) 176 N. 19) 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. 22) Dois blocos A e B de massas 10 kg e 20 kg, respectivamente, unidos por um fio de massa desprezível, estão em repouso sobre um plano horizontal sem atrito. Uma força, também horizontal, de intensidade F = 60 N é aplicada no bloco B, conforme a figura. O módulo da força de tranção no fio que une os dois blocos, em Newtons, vale (A) Qual a força horizontal F necessária para empurrar as caixas para a direita, como se fossem uma só, com uma aceleração de 1,20 m/s²? (B) Ache a força exercida por m2 em m3. (A) 60. (B) 50. (C) 40. (D) 30. (E) 20.
23) Um bloco A, de massa igual a 2,0 kg, é colocado sobre um bloco B, de massa igual a 4,0 kg, como mostrado na figura. Sabendo-se que o sistema permanece em repouso sobre uma mesa, calcule a força que a mesa exerce sobre o bloco B, em Newtons. 27) Alguns mecanismos que são utilizados pelo ser humano no dia a dia têm seu princípio de funcionamento atrelado a leis da Física. Por exemplo, na construção civil, muitas vezes é necessário carregar peças muito pesadas, tarefa que um ser humano normal, sem ajuda de equipamentos, não conseguiria executar. Considere que um trabalhador precise levantar uma peça de ferro de massa m = 200 kg. O arranjo que permite ao trabalhador levantar a peça, exercendo a menor força possível, é 24) Um bloco de massa ma desliza no solo horizontal, sem atrito, sob ação de uma força constante, quando um bloco de massa mb é depositado sobre ele. Após a união, a força aplicada continua sendo a mesma, porém a aceleração dos dois blocos fica reduzida à quarta parte da aceleração que o bloco A possuía. É CORRETO afirmar que a razão entre as massas, ma/mb, é (A) 1,3. (B) 4/3. (C) 3/2. (D) 1. (E) 2. 25) O sistema de roldanas apresentado encontra-se em equilíbrio devido à aplicação da força de intensidade 1000 N. 28) Uma pequena caixa é lançada sobre um plano inclinado e, depois de um intervalo de tempo, desliza com velocidade constante. Observe a figura, na qual o segmento orientado indica a direção e o sentido do movimento da caixa. Essa circunstância permite entender que, ao considerar o sistema ideal, o peso da barra de aço é, em N, de Entre as representações abaixo, a que melhor indica as forças que atuam sobre a caixa é: (A) 1000 N. (B) 2000 N. (C) 3000 N. (D) 4000 N. (E) 8000 N. (A) (B) 26) A figura representa a seção vertical deaum trecho de rodovia. Os raios de curvatura dos pontos A e B são iguais e o trechoaque contém o ponto C é horizontal. Um automóvel percorre a rodovia comavelocidade escalar constante. Sendo NA, NB e NC a reação normal da rodovia sobre o carro nos pontos A, B e C,Arespectivamente, é CORRETO dizer que (A) NB > NA > NC. (B) NB > NC > NA. (C) NC > NB > NA. (D) NA > NB > NC. (E) NA = NC = NB. (C) (D) 29) Quando um carro se desloca numa estrada horizontal, seu peso P é anulado pela reação normal N exercida pela estrada. Quando esse carro passa no alto de uma lombada, sem perder o contato com a pista, seu peso será representado por P' e a reação normal da pista sobre ele por N'. Com relação aos módulos dessas forças, pode-se afirmar que: (A) P' < P e N' = N (B) P' < P e N' > N (C) P' = P e N' < N (D) P' = P e N' > N (E) P' > P e N' < N
30) Daniel está brincando com um carrinho, que corre por uma pista composta de dois trechos retilíneos P e R e dois trechos em forma de semicírculos Q e S -, como representado nesta figura: 35) Observe o sistema abaixo, onde não existem forças de atrito e o fio é inextensível e sem peso. O carrinho passa pelos trechos P e Q mantendo o módulto de sua velocidade constante. Em seguida, ele passa pelos trechos R e S aumentando sua velocidade. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a resultante das forças sobre o carrinho (A) é nula no trecho Q e não é nula no trecho R. (B) é nula no trecho P e não é nula no trecho Q. (C é nula nos trechos P e Q. (D) não é nula em nenhum dos trechos marcados. 31) Seja um elevador com massa de 1000 kg, em movimento descendente vertical com aceleração de 2 m/s². Considerando-se a aceleração da gravidade 10 m/s², calcule a força de tração aplicada no cabo do elevador. (A) 7000 N. (B) 7500 N. (C) 8500 N. (D) 8000 N. 32) Um elevador sobe com aceleração constante de 1,5 m/s² e, sobre o seu piso, há uma balança sobre a qual se encontara um bloco de massa 80 kg. A aceleração da gravidade é 10 m/s². Assinale a alternativa que corresponde à leitura da balança. (A) 910 N. (B) 918 N. (C) 920 N. (D) 915 N. 33) Um veículo com massa de 800 kg se desloca em um trecho circular com raio de 40 m. No ponto mais baixo da curva, ele adquire uma velocidade de 20 m/s. Assinale o item que dá o módulo da reação normal da pista no veículo. Dado: g = 10 m/s². (A) 14000 N (B) 17000 N (C) 16000 N (D) 15000 N 34) Um corpo de massa de 20 kg está inicialmente em repouso, logo em seguida é aplicada sobre esse corpo uma força constante de módulo 8 N. Assinale a alternativa que corresponde à velocidade do corpo após 6s. (A) 2,0 m/s (C) 2,4 m/s (B) 3,0 m/s (D) 2,8 m/s Na figura, pode-se notar que são dadas as massas de A e B, assim como a força F que está aplicada no corpo A. Se a aceleração da gravidade no local é dada por 10 m/s², assinale o item que corresponde, respectivamente, à aceleração do sistema e à força de tração no fio. (A) 15 m/s² e 350 N. (B) 16 m/s² e 300 N. (C) 10 m/s² e 400 N. (D) 10 m/s² e 380 N. 36) Dois corpos, A e B, de massas respectivamente iguais a 10 kg e 20 kg, estando no início em repouso, estão ligados por um fio inextensível de massa desprezível, sobre uma superfície plana, horizontal e polida. Sobre o corpo A, aplica-se uma força F de valor 330 N, conforme se observa na figura. Sendo g = 10 m/s², assinale a alternativa que corresponde à força de tração no fio que une A e B. (A) 210 N (B) 230 N (C) 220 N (D) 240 N 37) Na figura abaixo, o corpo A com massa 60 kg é colocado sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa e preso a um fio com massa desprezível, que passa por uma roldana sem atrito, preso a outro corpo B com massa 20 kg. Se a aceleração da gravidade é 10 m/s², assinale o item que representa a força de tração no fio que une os corpos. (A) 200 N (B) 160 N (C) 120 N (D) 150 N 38) Seja um bloco de massa 40 kg, que se movimenta sobre uma superfície horizontal com velocidade inicial de 20 m/s. Se o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é 0,2, calcule o tempo necessário para que a velocidade do bloco se reduza à quarta parte do seu valor inicial. Dado: g = 10 m/s². (A) 8,5 s. (B) 7,5 s. (C) 6,5 s. (D) 5,5 s.
39) Um objeto de massa m é lançado sobre uma superfície plana e horizontal, em um local onde a aceleração da gravidade é de 10 m/s², com certa velocidade inicial, até parar. O coeficiente de atrito cinético entre o objeto e a superfície é 0,3. 43) Uma criança puxa três blocos K, L e M como mostrado na figura. Os blocos K e M possuem a mesma massa, enquanto que o bloco L tem uma massa maior. A massa do fio que conecta os blocos é desprezível. A criança mantém o conjunto com aceleração constante. Calcule o valor do módulo da aceleração do objeto enquanto ele se movimenta e assinale a alternativa CORRETA correspondente a esse valor. (A) 3 m/s² (B) 2 m/s² (C) 3,5 m/s² (D) 2,5 m/s² 40) Um bloco de massa m = 6 kg move-se na horizontal quando sujeito a uma força F = 60 N, conforme a figura abaixo. Sendo dado o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície com µ = 0,6. Sendo g = 10 m/s², assinale o item que corresponde à aceleração do bloco. Dados: sen α = 0,5 e cos α = 0,87 (A) 5,5 m/s² (B) 5,9 m/s² (C) 6,0 m/s² (D) 5,7 m/s² 41) Um objeto com massa 100 kg desce o plano inclinado conforme indica a figura abaixo, saindo do repouso de uma altura de 80 m. Se a sua velocidade, ao atingir a base do plano, é de 15 m/s, assinale o item que corresponde à energia dissipada pelo atrito. Dado: g = 10 m/s². (A) 65000 J (B) 68750 J (C) 69000 J (D) 68000 J 42) Em um local onde a aceleração da gravidade é 10 m/s², o corpo A está parado conforme indica a figura abaixo, em uma superfície horizontal onde não se consideram forças de atrito. Um outro corpo B, idêntico ao corpo A, está fixo no final de um fio inextensível e sem peso, cujo comprimento é 20 m. Soltando-se B na horizontal, ele atinge A e ambos os corpos passam a se deslocar unidos um ao outro, logo em seguida ao choque. A velocidade do corpo B, imediatamente antes da colisão e a velocidade do conjunto em seguida ao choque, são, respectivamente, (A) 20 m/s e 10 m/s (B) 25 m/s e 10 m/s (C) 22 m/s e 15 m/s (D) 21 m/s e 18 m/s Sejam FK, FL e FM os módulos das forças resultantes nos blocos K, L e M, respectivamente. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que (A) FK = FL = FM (C) FK < FL < FM (B) FK = FM < FL (D) FK < FM < FL 44) Bruno sobe de um andar para o outro de um shopping usando a escada rolante. Inicialmente, ele pisa em um degrau dessa escada, depois permanece nesse degrau e sobe com velocidade constante. Quando chega no andar superior, ele dá um passo para fora da escada. Com relação à força resultante que atua sobre Bruno, é CORRETO afirmar que ela (A) é nula durante toda a trajetória. (B) no início, é a favor do peso; depois é nula; e, no final, é contrária ao peso. (C) no início, é contrária ao peso; depois é nula; e, no final, é a favor do peso. (D) tem um valor constante durante toda a trajetória. RESPOSTAS 1) C 2) A 3) T 1 = 28 N e T 2 = 32 N 4) E 5) B 6) a = 6 m/s², trações numerando da esquerda para a direita: T 1 = 16 N, T 2 = 28 N e T 3 = 16 N 7) C 8) C 9) a = 2 m/s², trações numerando da esquerda para a direita: T 1 = 40 N e T 2 = 36 N 10) E 11) a = 0,5 m/s², trações numerando da esquerda para a direita: T 1 = 21 N e T 2 = 31,5 N 12) D 13) A 14) A 15) B 16) B 17) D 18) 176 N 19) (A) 120 N (B) 40,8 N 20) 20.1) D 20.2) A 21) 9 kg 22) E 23) 60 N 24) A 25) D 26) B 27) D 28) D 29) C 30) B 31) D 32) C 33) C 34) C 35) C 36) C 37) D 38) B 39) A 40) D 41) B 42) A 43) B 44) C