Apresentação do PowerPoint - Instituto de Física / UFRJ

Equipe UFRJ
Preparação OBF2017
1º Ano do Ensino Médio
Aula 05
1) Em uma obra, realizada na cobertura de um prédio, há um sistema para subir e descer
material entre o térreo e o último andar através de baldes e cordas. Um dos operários,
interessado em Física, colocou um dinamômetro na extremidade de uma corda. Durante
o transporte de um dos baldes, ele percebeu que o dinamômetro marcava 100 N com o
balde em repouso e 120 N quando o balde passava por um ponto A no meio do trajeto.
a) Determine a aceleração do balde nesse instante em que ele passa pelo ponto A.
b) É possível concluir se, nesse instante, o balde está subindo ou descendo? Justifique.
2) Um trem está se movendo sobre trilhos planos, retilíneos e horizontais com
movimento uniforme em relação à estrada.
Sobre o piso horizontal de um dos vagões há um bloco em repouso em relação ao
vagão, como mostra a figura. Nesse caso, o piso exerce sobre o bloco uma força F.
A partir de um determinado instante, o trem é uniformemente retardado até parar.
Apesar disso, durante o retardamento, o bloco permanece em repouso em relação ao
vagão. Nesse caso, durante o retardamento, o piso exerce sobre o bloco uma força F '.
Verifique se │ F │ < │ F '│, │ F │ = │ F '│ ou se │ F │ > │ F '│.Justifique sua resposta.
3) Um caminhão está se deslocando numa estrada plana, retilínea e horizontal. Ele
transporta uma caixa de 100kg apoiada sobre o piso horizontal de sua carroceria, como
mostra a figura 1.
Num dado instante, o motorista do caminhão pisa o freio. A figura 2 a seguir representa,
em gráfico cartesiano, como a velocidade do caminhão varia em função do tempo.
O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso da carroceria vale 0,30. Considere
g=10m/s2.
Verifique se, durante a freada, a caixa permanece em repouso em relação ao caminhão
ou desliza sobre o piso da carroceria. Justifique sua resposta.
4) Considere dois blocos empilhados, A e B, de massas mA = 1,0 kg e mB = 2,0 kg. Com
a aplicação de uma força horizontal F sobre o bloco A, o conjunto move-se sem ocorrer
deslizamento entre os blocos. O coeficiente de atrito estático entre as superfícies dos
blocos A e B é igual a 0,60, e não há atrito entre o bloco B e a superfície horizontal.
Determine o valor máximo do módulo da força F, em newtons, para que não ocorra
deslizamento entre os blocos.
5) O coeficiente de atrito estático entre os blocos A e B, montados como mostra a figura
adiante, é de 0,9. Considerando que as massas dos blocos A e B sejam,
respectivamente, iguais a 5,0 kg e 0,4kg e que g = 10,0 m/s2, calcule, em newtons, o
menor valor do módulo da força F para que o bloco B não caia. Despreze a parte
fracionária de seu resultado, caso exista.
6) Alberto (A) desafiou seu colega Cabral (C) para uma competição de cabo de guerra,
de uma maneira especial, mostrada na figura. Alberto segurou no pedaço de corda que
passava ao redor da polia enquanto que Cabral segurou no pedaço atado ao centro da
polia. Apesar de mais forte, Cabral não conseguiu puxar Alberto, que lentamente foi
arrastando o seu adversário até ganhar o jogo. Sabendo que a força com que Alberto
puxa a corda é de 200 N e que a polia não tem massa nem atritos:
a) calcule a força exercida pelo Cabral sobre a corda que ele puxava;
b) considerando que Cabral foi puxado por 2,0 m para frente, indique quanto Alberto
andou para trás.
7) Uma mola de comprimento natural L0 = 1,3 m e constante elática k = 260 N/m está
pendurada no teto de um elevador. Na extremidade inferior da mola está preso um bloco
de massa m = 4,0 kg. A aceleração local da gravidade tem módulo g = 10 m/s 2 e o
elevador está subindo em movimento acelerado, de aceleração a = 3,0 m/s 2. Calcule o
comprimento da mola, sabendo que o bloco está em repouso para um observador
situado dentro do elevador.
8) A figura a seguir mostra uma máquina de Atwood formada por dois baldes idênticos
e uma polia. Um cabo inextensível acoplado ao teto sustenta o eixo de uma polia, a qual
pode girar sem atrito com o eixo. Os dois baldes encontram-se ligados um ao outro por
meio de uma corda inextensível que não desliza sobre a polia. Os baldes, a polia, a
corda e o cabo têm massas desprezíveis. Considere que tenhamos 10 kg de areia para
distribuir entre os dois baldes e despreze a resistência do ar.
a) Supondo que a areia tenha sido dividida entre os baldes em porções de massas m 1
e m2 e usando g para o módulo da aceleração da gravidade local, deduza a fórmula
para a tração na corda.
b) Em qual das seguintes situações a força exercida pelo cabo sobre o teto é menor: 5
kg de areia em cada balde (situação 1) ou 4 kg num deles e 6 kg no outro (situação
2)? Justifique sua resposta.
9) Uma pessoa pendurou um fio de prumo no interior de um vagão de trem e percebeu,
quando o trem partiu do repouso, que o fio se inclinou em relação à vertical. Com auxílio
de um transferidor, a pessoa determinou que o ângulo máximo de inclinação, na partida
do trem, foi 14°.
Considere:
tg 14° = 0,25.
aceleração da gravidade na Terra, g = 10 m/s2.
Nessas condições, determine a aceleração máxima do trem.
10) Um bloco de gelo se encontra em repouso no alto de uma rampa sem atrito, sendo
sustentado por uma força horizontal F de módulo 11,6 N como mostrado na figura.
Dados:
g  10m s2
sen 30  0,50
cos 30  0,87
a) Calcule a massa do bloco de gelo.
b) Considere agora que a força F deixe de atuar. Calcule a velocidade com que o bloco
chegaria à base da rampa, após percorrer os 6,4 m de sua extensão.
11) Há cerca de 400 anos, Galileu propôs e resolveu o problema que se segue. Em
homenagem a ele, resolva-o agora.
Duas partículas, 1 e 2, são abandonadas a uma mesma altura h do solo. A partícula 1
cai verticalmente; a partícula 2 desce um plano inclinado AB, como mostra a figura.
Seja OM a altura do triângulo AOB. Supondo desprezíveis os atritos, verifique se a
distância percorrida pela partícula 2, enquanto a partícula 1 desce h, é maior, igual ou
menor do que AM. Justifique sua resposta.
12) Na figura, o carrinho com rampa movimenta-se com uma aceleração constante A.
Sobre a rampa repousa um bloco de massa m. Se μ é o coeficiente de atrito estático
entre o bloco e a rampa, determine o intervalo para o módulo de A, no qual o bloco
permanecerá em repouso sobre a rampa.
GABARITO:
1) a) 2 m/s2.
b) Não é possível concluir, pois só conhecemos a aceleração, e não a velocidade.
2) │ F │ < │ F '│,
3) A caixa deslizará sobre a carroceira do caminhão.
4) 9 N.
5) 60 N.
6) a) 400 N.
b) Alberto recua 4 m.
7) 1,5 m.
8) a) T 
2m1m2 g
m1  m2
b) Situação 2.
9) 2,5 m/s2.
10) a) 2 kg.
b) 8 m/s.
11) Igual.
 g(μcosα  senα ) 
12) 0 ≤ A ≤ 

 (cosα  μsenα ) 