Lista de Exercícios de Física - Colégio Santos Anjos – Juiz de Fora

Lista de Exercícios de Física
Assunto: Aplicações das Leis de Newton
Prof. Allan
1- Três corpos A, B e C, de massas respectivamente iguais a mA = 3 Kg, mB = 1 Kg e mC = 1 Kg, estão
associados conforme indica o esquema. O piso sobre o qual estão apoiados é liso e o fio inextensível, de
massa desprezível. A força horizontal F, aplicada ao corpo C, tem intensidade F = 15 N e permanece
constante durante o movimento do conjunto.
Determine:
a) a aceleração do sistema;
b) a intensidade da tração no fio;
c) a intensidade das forças trocadas entre A e B.
2- Um corpo, de massa m = 3 Kg, é abandonado em repouso sobre um plano inclinado conforme indica a
figura. (Despreze a resistência do ar e o atrito entre o corpo e o plano; adote g = 10 m/s2).
Determine:
a) a aceleração do corpo;
b) a velocidade com que o corpo atinge o ponto mais baixo do plano, admitindo que tenha partido do topo.
3- Nas cenas dos filmes e nas ilustrações gráficas do Homem-Aranha, a espessura do cabo de teia de aranha
que seria necessário para sustentá-lo é normalmente exagerada. De fato, os fios de seda da teia de aranha
são materiais extremamente resistentes e elásticos. Para deformações L relativamente pequenas, um cabo
feito de teia de aranha pode ser aproximado por uma mola de constante elástica k dada pela fórmula
(1010
) N/m, onde L é o comprimento inicial e A a área da seção transversal do cabo. Para os cálculos
abaixo, considere a massa do Homem-Aranha M = 70 kg.
Calcule a área A da seção transversal do cabo de teia de aranha
que suportaria o peso do Homem-Aranha com uma deformação
de 1,0 % do comprimento inicial do cabo.
4- Grandes construções representam desafios à engenharia e
demonstram a capacidade de realização humana. Pontes com
estruturas de sustentação sofisticadas são exemplos dessas obras que
coroam a mecânica de Newton. A ponte pênsil de São Vicente (SP)
foi construída em 1914. O sistema de suspensão de uma ponte pênsil
é composto por dois cabos principais. Desses cabos principais partem
cabos verticais responsáveis pela sustentação da ponte. O desenho
esquemático da figura mostra um dos cabos principais (AOB), que está sujeito a uma força de tração ⃗
exercida pela torre no ponto B. A componente vertical da tração ⃗⃗⃗⃗ tem módulo igual a um quarto do peso
da ponte, enquanto a horizontal ⃗⃗⃗⃗ tem módulo igual a 4,0 x 106 N. Sabendo que o peso da ponte é
P = 1,2 x 107 N, calcule o módulo da força de tração ⃗ .
5- Com relação às leis de Newton, assinale a alternativa correta:
a) pela primeira lei de Newton, podemos afirmar que, se uma partícula tem velocidade instantânea nula, a
força resultante em tal partícula é necessariamente igual a zero.
b) pela segunda lei de Newton, podemos concluir que, para uma dada força resultante de módulo fixo, massa
e módulo da aceleração são grandezas inversamente proporcionais.
c) pela primeira lei de Newton, sabe-se que a atuação de uma força não nula é necessária para manter um
objeto em movimento retilíneo e uniforme.
d) pela terceira lei de Newton, sabe-se que, para haver movimento, a força aplicada deve superar, em
intensidade, a sua reação.
e) as leis de Newton somente são válidas e verificadas em referenciais acelerados.
6- Um bloco sob a ação de uma força de módulo igual ao seu peso está em movimento retilíneo uniforme
sobre uma superfície horizontal com atrito (ver figura). Obtenha o valor da aceleração do bloco, caso a
força passe a ser aplicada na horizontal.
d) (
a) g
√
b) (
c) (
√
)g
e) (√
√
)g
)g
)g
7- Dois blocos, um de massa M e outro de massa m, estão em contato sobre uma superfície horizontal sem
atrito (ver figuras abaixo).
Na situação 1, uma força horizontal, de intensidade constante F, é aplicada ao bloco de massa M. Como
resultado, surge uma força de contato de valor f1 entre os blocos. Na situação 2, uma força, de mesma
intensidade F, mas sentido oposto, atua no bloco de massa m, resultando no surgimento de uma força de
contato de valor f2 entre os blocos. Pode-se afirmar que:
a) na situação 1, f1 = F, e portanto o bloco de massa M jamais poderá se deslocar, devido à terceira lei de
Newton.
b) na situação 2, f2 = F, e portanto o bloco de massa M se deslocará em um movimento retilíneo e uniforme,
devido à primeira lei de Newton.
c) se m < M, então f1 > f2, não importando a magnitude de F.
d) se m < M, então f1 < f2, não importando a magnitude da aceleração atingida pelos blocos.
e) f1 = f2, independentemente dos valores relativos das massas m e M.
8- Um plano inclinado com rodinhas tem massa 2,0 kg (ver figura). O plano é puxado por uma força
horizontal que lhe imprime uma aceleração constante, de modo a fazer com que o bloco de massa 0,6 kg
permaneça em repouso em relação à superfície do plano. Despreze quaisquer fontes de atrito.
A força normal N1 que atua no bloco e a soma N2 das
forças normais que a superfície horizontal exerce sobre
as rodinhas têm módulos respectivamente iguais a:
a) N1 = 12 N e N2 = 26 N
b) N1 = 3 N e N2 = 20 N
d) N1 = 3 √ N e N2 = 20 N
c) N1 = 4 √ N e N2 = 26 N
e) N1 = 3 N e N2 = 26 N
9- No sistema representado e em equilíbrio, a mola tem uma
constante elástica igual a 1,0 KN/m, a bola tem um peso PB igual
a 200 N, o ângulo α vale 45o e o corpo suspenso tem peso PA
igual a 49 N. Nessas condições, calcule:
a) a força de reação N que o plano de apoio exerce sobre a bola;
b) a deformação x provocada na mola para garantir o equilíbrio.
10- Pedro foi passar as férias escolares na casa de seu tio, que tinha uma mercearia na zona rural. Chegando
ao lugarejo, foi direto para a mercearia e encontrou o tio preocupado, porque a balança da mercearia,
muito importante para pesar as mercadorias, estava quebrada. Como havia terminado a 1a série do ensino
médio, disse ao tio que poderia resolver o problema, aplicando os conhecimentos de Física que havia
estudado na escola. Pedro havia notado que, entre as coisas que o tio vendia, havia uma mola na qual
estava escrita uma especificação interessante: 25 N/cm. Ele sabia que aquele N era a unidade newton de
força e que cm era a unidade de comprimento centímetro. Para provar que estava certo, Pedro prendeu a
mola no teto e dependurou na extremidade de baixo da mola um saco de ração em cujo pacote estava
escrito o valor da massa.
a) Faça o diagrama das forças que agem sobre o saco de ração, para a situação em que este se encontra em
repouso, dependurado na mola. Identifique cada força indicada no diagrama.
b) Represente e identifique as reações das forças representadas no diagrama construído no item anterior.
c) Se a mola esticou 4 (quatro) cm, calcule a massa do saco de ração que Pedro dependurou nela.
11- Uma pessoa com uma bengala sobe na plataforma de uma balança. A balança assinala 70 kg. Se a pessoa
pressiona a bengala contra a plataforma da balança, a leitura então:
a) indicará um valor maior que 70 kg.
b) indicará um valor menor que 70 kg.
c) indicará os mesmos 70 kg.
d) dependerá da força exercida sobre a bengala.
e) dependerá do ponto em que a bengala é apoiada sobre a plataforma da balança.
12- Duas pessoas carregam um botijão de gás de massa 25 kg,
conforme a figura a seguir. O ângulo de abertura dos braços
das duas pessoas é de 37o. Considerando sen 37o = 0,6 e
cos 37o = 0,8, a força que cada uma faz é de, aproximadamente:
a) 156 N
b) 208 N c) 313 N
d) 417 N e) 625 N
“Se todos os seus esforços forem vistos com indiferença, não desanime. Porque o Sol, ao nascer, dá um espetáculo todo
especial e, no entanto, a maioria da plateia continua dormindo.”
Gabarito
1- a) 3 m/s2
b) 12 N
6- Letra: D
c) 3 N
7- Letra: D
10- a)
12- Letra: A
b) 2√
8- Letra: A
b)
c) m = 10 Kg
11- Letra: C
2- a) 6 m/s2
m/s
3- A = 7 x 10-6 m2
9- a) N = 151 N
4- T = 5 x 106 N
b) x = 0,07 m ou x = 7 cm
5- Letra: B