Força de atrito – Dinamica do movimento

Colégio Master Anglo Araraquara
1ª série EM – Exercícios de revisão para P1 – 4º bimestre
Força de atrito – Dinâmica do movimento curvilíneo
Física – Adriano
1. Uma caixa é arrastada sobre uma superfície horizontal com atrito, mantendo constante sua
velocidade. A respeito dessa situação, representada na figura, classifique cada uma das
afirmações abaixo como verdadeira ou falsa.
(
) I. Com o passar do tempo, a velocidade da caixa aumenta.
(
) II. A força que arrasta a caixa é maior do que a força de resistência do atrito, pois a
caixa está em movimento.
(
) III. A força que arrasta o corpo é igual à força de resistência de atrito, pois o movimento
é uniforme.
(
) IV. Se a força F for retirada, a caixa deslizará em movimento retardado até parar.
2. Um objeto de massa 4 Kg está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. Os
coeficientes de atrito estático e dinâmico entre o objeto e a superfície valem, respectivamente,
0,4 e 0,3. Uma força F horizontal é então aplicada sobre o cubo. Se a intensidade da força F é
igual a 10 N e g igual a 10,0 m/s2, responda:
a) Qual o valor da máxima força de atrito estático entre a superfície e o objeto?
b) Nessa situação, qual o valor da força de atrito que atua sobre o objeto?
c) Caso uma força F=20N seja aplicada sobre o objeto, calcule a aceleração adquirida pelo
objeto.
3. Um automóvel de 1.000 kg está trafegando em uma avenida com velocidade de 20m/s. O
motorista percebe, a 40 metros de distância, um obstáculo na pista e aciona imediatamente os
freios, ocasionando o travamento das rodas. O coeficiente de dinâmico entre os pneus e o
asfalto é igual a 0,4. Responda:
a) Qual o valor da força de atrito dinâmico sobre o automóvel?
b) O automóvel conseguirá parar antes de atingir o obstáculo? Não se esqueça de que, nesse
caso, a força de atrito dinâmico será a própria força resultante.
4. Leia o texto a seguir:
Para uma superfície não lisa, a força de atrito estático manifesta-se quando não há deslizamento
relativo entre as superfícies em contato, enquanto que a força de atrito dinâmico manifesta-se
quando há deslizamento relativo entre as superfícies em contato.
I. A partir das informações que constam do pequeno texto, responda:
a) No início de uma corrida de fórmula 1, os pneus de um dos carros do grid de largada começa
a patinar e, portanto, o carro não consegue sair do lugar. A força de atrito que atua sobre os
pneus nesse contexto é do tipo estático ou do tipo dinâmico? Explique.
b) Uma pessoa caminha tranquilamente sobre a calçada de uma avenida. A força de atrito que
atua sobre os pés da pessoa nesse contexto é do tipo estático ou do tipo dinâmico? Explique.
Observe a tabela a seguir:
μe
Materiais
Madeira sobre madeira
Gelo sobre gelo
Borracha sobre cimento seco
Aço sobre aço (seco)
Aço sobre aço (lubrificado)
Madeira sobre neve
0,4
0,1
1
0,8
0,1
0,5
μd
0,2
0,03
0,8
0,6
0,05
0,2
II. A partir das informações que constam da tabela, responda:
c) Qual par de materiais possibilitará a maior força de atrito estático? Explique.
d) Qual par de materiais possibilitará a menor força de atrito dinâmico? Explique.
5. Um livro de física de peso 10 N está em repouso e apoiado sobre uma superfície horizontal e
rugosa. Considerando que o coeficiente de atrito estático entre o livro e a superfície é igual a
0,4 ,qual o valor da força de atrito estático sobre o corpo quando uma força horizontal igual a
3 N for aplicada sobre o livro ?
6. No estudo do atrito, podemos observar que ele oferece vantagens e desvantagens. Assinale
a única alternativa que descreve uma situação de desvantagem.
a) Possibilita a locomoção de carros e pessoas devido à aderência dos pneus e pés ao solo.
b) Necessidade de maior quantidade de energia para movimentar maquinários, o que é
consequência da necessidade de força para iniciar qualquer movimento.
c) Possibilita que veículos sofram o processo de frenagem.
d) Responsável direto pelo funcionamento de máquinas acionadas através de correias.
e) Permite o desgaste de grafite para a escrita em superfícies de papel.
7. Um bloco de peso igual a 40 N está apoiado sobre a superfície inclinada da figura. Os valores
de seno e cosseno do ângulo de inclinação do plano são iguais a 0,6 e 0,8 respectivamente.
Os coeficientes de atrito estático e dinâmico entre o objeto e a superfície de apoio são iguais
a 0,5 e 0,4 respectivamente.
a) Verifique se o bloco deslizará e, caso deslize, calcule a aceleração de deslizamento.
b) Caso o bloco deslize, após iniciado o deslizamento, qual o valor e qual o sentido de aplicação
da força paralela ao plano inclinado que permitirá ao bloco descrever um movimento
uniforme?
8. Um avião de acrobacias descreve a seguinte trajetória descrita na figura abaixo:
Ao passar pelo ponto mais baixo da trajetória a força exercida pelo banco da aeronave sobre o
piloto que a comanda é:
a) igual ao peso do piloto.
b) maior que o peso do piloto.
c) menor que o peso do piloto.
d) nula.
e) duas vezes maior do que o peso do piloto.
9. Uma criança se balança em um balanço, como representado esquematicamente na figura a
seguir. Assinale a alternativa que melhor representa a aceleração a da criança no instante em
que ela passa pelo ponto mais baixo de sua trajetória.
a)
b)
c)
d)
e)
10. (Ufes 1999) A figura 01 a seguir representa uma esfera de massa m, em repouso,
suspensa por um fio inextensível de massa desprezível. A figura 02 representa o mesmo
conjunto oscilando como um pêndulo, no instante em que a esfera passa pelo ponto mais baixo
de sua trajetória. A respeito da tração no fio e do peso da esfera respectivamente, no caso da
Figura 01 (T1 e P1) e no caso da Figura 02 (T2 e P2), podemos dizer que :
a) T1 = T2 e P1 = P2
b) T1 > T2 e P1 = P2
c) T1 = T2 e P1 < P2
d) T1 < T2 e P1 > P2
e) T1 < T2 e P1 = P2
11. Com a intenção de completar o globo da morte de raio R= 4,9m indicado na figura, o
motociclista passa com sua moto pelo ponto mais alto da trajetória com velocidade igual a
6 m/s. Considerando g=10m/s2, assinale a alternativa correta.
a) A moto vai perder contato com a pista.
b) A moto não vai perder contato com a pista.
c) Nessa situação, independentemente de sua
velocidade, a moto nunca perderá contato com a pista.
d) No ponto mais alto da trajetória, a força normal e a
força peso se anulam.
e) As informações não permitem concluir se a moto
perderá, ou não, contato com a pista.
12. Uma esfera de brinquedo de massa igual a 0,6 kg é posta para girar num plano horizontal
presa a um fio de comprimento 3m. O fio suporta uma força de tração máxima igual a 80 N.
Responda:
a) Calcule a máxima velocidade escalar da esfera de modo que não ocorra a ruptura do fio.
b) Qual o valor da força de tração no fio caso a velocidade escalar da esfera seja igual a
10 m/s?
13. A figura mostra um motociclista no interior de um “globo da morte” de raio igual a 5 m.
Sua velocidade no ponto mais alto da trajetória é igual a 8m/s. A massa do conjunto é 300 kg.
Admitindo g=10m/s2, pede-se:
a) Faça um esquema representando, na figura, a aceleração centrípeta e as forças atuantes
sobre a motocicleta no ponto mais alto da trajetória.
b) Calcule a força normal sobre a motocicleta no ponto mais alto da trajetória.
14. José (J) e Nina (N) estão se divertindo numa roda gigante que descreve um movimento
circular uniforme. A figura indica as posições de José e Nina sobre os seus assentos, num
determinado instante do movimento, assim como as forças peso e normal, atuantes sobre cada
um deles. As massas de José e Nina são iguais. A partir dessas informações, julgue cada uma
das proposições abaixo como verdadeira (V) ou falsa (F).
(
)I. Sobre Nina, a intensidade da força peso é maior do que a intensidade da força normal.
(
)II. Sobre José, a intensidade da força normal é maior do que a intensidade da força peso.
(
)III. Em relação ao contato que cada um deles estabelece com seu assento, José sente-se
mais “achatado” do que Nina.
(
)IV. A força resultante centrípeta sobre Nina é a força peso, enquanto que a força
resultante centrípeta sobre José é a força normal.
(
)V. Caso a roda gigante estivesse em repouso, a força peso e a força normal sobre cada
um deles seriam iguais.
15. O automóvel indicado na figura tem massa igual a 1200 kg e passa pelo ponto mais alto da
lombada com velocidade igual a 108 km/h (30 m/s). Considerando g=10m/s 2, calcule a força
normal sobre o automóvel.
16. Um automóvel de massa 1000 kg (automóvel+motorista) passa pela parte mais baixa de
uma depressão de raio igual a 100 m com velocidade escalar de 72 km/h (20m/s). Para esse
instante, responda: Adote g = 10m/s2.
a) Qual o valor da aceleração centrípeta do automóvel?
b) Qual o valor da força normal sobre o automóvel?
17. Na figura temos três blocos de massas mA = 1kg, mB = 2kg e mC = 3kg, que podem
deslizar sobre a superfície horizontal, sem atrito, ligados por fios inextensíveis. Sendo
F = 12 N, calcule:
a) a aceleração do sistema
b) a tração no fio 2
c) a tração no fio 1
O enunciado a seguir corresponde aos testes 18 e 19. O bloco A da figura tem massa
mA = 80 kg e o bloco B tem massa mB = 20 kg. A força F tem intensidade de 600 N. Os atritos
e as inércias do fio e da polia são desprezíveis,
18. A aceleração do bloco B é:
a) nula.
b) 4,0 m/s2 para baixo.
c) 4,0 m/s2 para cima.
d) 2,0 m/s2 para baixo.
e) 2,0 m/s2 para cima.
19. A intensidade da força que traciona o fio é:
a) nula
b) 200 N
c) 400 N
d) 600 N
e) 280 N
20. Dois blocos estão sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa, encostados um no
outro. Uma força horizontal de intensidade constante igual a 25 N é aplicada empurrando os
dois blocos. Calcule:
a) a aceleração adquirida pelo conjunto.
b) a força entre os blocos A e B.
21. No sistema da figura ao lado, o corpo A desliza sobre um plano horizontal sem atrito,
arrastado por B que desce segundo a vertical. A e B estão presos entre si por um fio inextensível,
paralelo ao plano, e que passa pela polia. Desprezam-se as massas do fio e da polia e os atritos
na polia e no plano. As massas de A e B valem respectivamente 32 kg e 8 kg. Determinar a
aceleração do conjunto e a intensidade da força de tração no fio.
Adotar g=10 m/s2.
22. Os dois blocos mostrados na figura repousam sobre um plano horizontal, sem atrito.
Sabendo-se que a intensidade da força de tração T no fio que une os dois blocos vale 10N,
calcule a intensidade da força F.
Gabarito:
1. F F V V
2. a) 16N
b) 10 N
c) 2 m/s2
3. a) 4000 N
b) Não, pois precisará de 50
metros para parar.
4. I. a) Dinâmico, pois há
deslizamento entre os pneus e o
solo.
b) Estático, pois não há
deslizamento entre os pés e o solo.
II. c) Borracha sobre cimento
d) Borracha sobre cimento
5. 3 N
6. B
7. a) Sim, pois P(x)>F at(e) max
b) 11,2 N, no mesmo sentido de
F at (d)
8. B
9. C
10. E
11. A
12. a) 20 m/s b) 20 N
13. b) 840 N
14. V V V F V
15. 1200 N
16. a) 4m/s2
b) 14000 N
2
17. a) 2 m/s b) 6 N c) 10 N
18. C
19. E
20. 2,5 m/s2 ; 10 N
21. 2 m/s2 ; 64 N
22. 30 N