Importante:

Lista5: Força e Movimento
Lista 5: Força e Movimento
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Importante:
i. Ler os enunciados com atenção.
ii. Responder a questão de forma organizada, mostrando o seu raciocínio de forma coerente.
iii. Analisar a resposta respondendo: ela faz sentido? Isso lhe ajudará a encontrar erros!
1. A figura abaixo mostra o gráfico da aceleração versus força para três objetos puxados por ligas de
borracha. A massa do objeto 2 é de 0,20kg. Quase são as massas dos objetos 1 e 3? Explique seu raciocínio.
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2. O período de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada do seu comprimento. Um pêndulo com 2,0 m
de comprimento possui um período de 3,0 s. Qual é o período de um pêndulo com 3,0m de comprimento?
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3. Um disco de hóquei de 0,30kg desliza sobre uma superfície horizontal. Dois tacos atingem o disco
simultaneamente, exercendo forças no disco como apresentadas na figura. As magnitudes das
forças e as suas direções estão representadas na figura. (a) Determine o vetor força resultante e o
vetor aceleração do disco. (b) Se o disco se move a velocidade variável, determine o vetor força
resultante, sua direção e sentido. Explicar. (c) Se um terceiro taco atingir, também simultaneamente
com as duas, o disco que fica em repouso, determine o vetor da terceira força.
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4. Os itens de (a) a (d) descrevem uma situação específica. Para cada uma, desenhe um diagrama de
movimento, um diagrama de identificação das forças exercidas sobre o objeto e um diagrama de
corpo livre do objeto.
(a) Seu livro de física está escorregando sobre a mesa inclinada.
(b) Um foguete experimental dos alunos de engenharia é lançado diretamente para cima, acaba o
combustível e retorna ao solo.
(c) Uma ginasta acaba de se impulsionar em um trampolim. Ela ainda está se movendo para baixo
enquanto o trampolim se curva.
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5. Uma única força, com componente Fx, é exercida sobre um objeto de 2,0 kg enquanto se move ao
longo do eixo x. (a) Um gráfico de Fx versus t é mostrado na figura. Desenhe um gráfico da
aceleração, ax versus t, para este objeto. (b) Considere que
o objeto possui velocidade vx0 = -0.50m/s em t = 0. Qual
será sua velocidade em t = 4,0s? (c) Desenhe o diagrama
de movimento durante a aplicação da força.
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Questões
1. A segunda lei de Newton é dada por F = m a. Logo, m a é uma força? Explique
2. A figura abaixo à esquerda mostra um tubo oco formando três quartos de um círculo. Ele está
colocado, deitado, sobre uma mesa horizontal. Uma bola é colocada em movimento no tubo em alta
velocidade. Quando ela emerge pela outra extremidade, ela segue a trajetória A, B ou C? Explique.
3. Qual das bolas de basquete da figura, acima à direita, , se for o caso, está em equilíbrio? Explique.
4. E um objeto encontra-se em repouso, você pode concluir que não existem forças exercidas sobre ele?
Explique.
5. É possível que a força de atrito sobre um objeto tenha o mesmo sentido do movimento? Em caso
afirmativo, dê um exemplo. Em caso negativo, por que não?
Exercícios e Problemas
1. Um carro guincho puxa o automóvel atolado num banco de areia. Desenhe o diagrama de corpo livre,
identificando as forças envolvidas.
2. Um bloco de madeira de 3,0 kg é empurrado contra uma parede vertical de madeira pela força F
mostrada na figura abaixo. Desenhe o diagrama de corpo livre, identificando as forças envolvidas,
quando o bloco (a) permanece em repouso, (b) escorrega para baixo a velocidade constante e (c) escorrega
para cima a velocidade crescente.
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Exercício corrigido em monitoria
3. Uma única força, com componente Fx, figura acima, é exercida sobre um objeto de 500 g enquanto se
move ao longo do eixo x. (a) Um gráfico de Fx versus t é mostrado na figura. Desenhe um gráfico da
aceleração (ax versus t) para este objeto. (b) Considere que o objeto possui velocidade vx0 = 0,50m/s em t=
0. Qual será sua velocidade em t = 4,0s? (c) Desenhe o diagrama de movimento durante a aplicação da
força.
4. Refaça o diagrama de movimento mostrado na figura, e depois
desenhe um vetor ao lado de cada um deles mostrando a orientação
da força resultante exercida sobre o objeto. Explique seu raciocínio.
(b) Redija uma curta descrição de um objeto real para o qual o
diagrama de movimento desenhado seja apropriado.
5. Uma caixa de papelão move para cima ao longo do plano
inclinado rugoso com velocidade inicial vo. Desenhe o diagrama de
movimento da caixa, o diagrama de corpo livre, identificando as
forças envolvidas e a orientação do vetor aceleração da caixa.
6. Um saco de guloseimas encontra-se sobre o assento de seu carro quando você para em um semáforo
vermelho. O saco não escorrega sobre o assento. Desenhe um diagrama de movimento, um diagrama de
corpo livre para o saco identificando as forças.
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Exercício corrigido em monitoria
7. A massa m de um pêndulo de comprimento L do fio fixo no teto move para direita e para esquerda em
relação à linha tracejada. O fio faz um ângulo θ. Desenhe um diagrama de movimento, identificando a
força resultante e a aceleração e um diagrama de corpo livre para a massa
quando ela move da linha tracejada (a) para esquerda e (b) no retorno à essa
linha indicando posições onde a velocidade e aceleração são nulas e não nulas.
8.
Um bloco de 4,00 kg desliza ao longo de uma superfície horizontal em direção x-positiva a velocidade
constante. A tensão T na corda é de 25,0 N e o ângulo θ que ela faz
com a horizontal é de 30,00. (a) Faça o diagrama de posição
indicando os vetores aceleração e a força resultante. Se não
existir(em), indique igual a zero. (b) Desenhe o diagrama de corpo
livre.
9.
Você empurra um corpo, inicialmente em repouso, em um assoalho sem atrito com uma velocidade
constante por um intervalo de tempo ∆t, o que resulta em uma velocidade final v para o corpo. Você,
então, repete a experiência, mas com uma força que é duas vezes maior. Que intervalo de tempo é
necessário agora para atingir a mesma velocidade final v? (a) 4 ∆t, (b) 2 ∆t, (c) ∆t, (d) ∆t/2, (e) ∆t/4
10. Um corpo não sofre aceleração. Qual das seguintes afirmações não pode ser verdadeira para o corpo?
(a) Uma força única age sobre o corpo. (b) Nenhuma força age sobre o corpo. (c) Forças agem sobre o
corpo, mas elas se cancelam. (d) O corpo não sofre aceleração, significa que ela é constante, logo a
força é única e é constante.
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Respostas:
1.
2.
N: Normal; T: Tensão ; FG: Gravidade
(a) N: Normal; F: Força genérica ;
fe: Atrito estático; FG: Gravidade
(b) f c : Atrito cinético
(c)
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3.
F = m a => a = F/m
( a) Valores das acelerações em F=3,0N e F=-0,5N:
1,5
a=
= 3, 0m / s 2 ;
0, 5
a=
−0,5
= −1, 0m / s 2
0,5
Gráfico :
tf
(b) v f − vi = ∫ a(t )dt
ti
ti =0, vi = 0,50m/s.
Em t=2,0s, v = 2,0m/s; t = 2,8s, v =3,2m/s (a = 0 em t=2,8s); t = 3,0s, v = 3,1m/s e em
t =4,0s, v = 2,1m/s.
(c) Diagrama de movimento:
4.
O sentido da aceleração é o mesmo da força resultante.
(a) O diagrama mostra que o movimento é desacelerado, portanto a aceleração e a força resultante
apontam nos sentidos opostos ao do movimento. O
movimento é acelerado, e a aceleração e a força
resultante apontam nos mesmos sentidos ao do
movimento.
(b) Um carro se move ladeira acima num
movimento desacelerado, a potência do motor não é
suficiente para manter a uma velocidade constante
ou aumentá-la. Ao terminar a subida, o carro inicia
o movimento numa pista plana e o veículo começa
a aumentar a velocidade.
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5.
6.
7.
(a)
(b)
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8.
9. (d)
10. (d)
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