2008/1 5ª Lista de Problemas – Leis de Newton, 2ª Parte

IF/UFRJ
Física I – 2008/1
5ª Lista de Problemas – Leis de Newton, 2ª Parte
1. [RHK4-6.9] Uma força horizontal F de 53 N empurra um bloco
que pesa 22 N contra uma parede vertical (figura). O coeficiente
de atrito estático entre a parede e o bloco é 0,60 e o coeficiente
de atrito cinético é 0,40. Considere o bloco inicialmente em
repouso. (a) O bloco começará a se mover? (b) Qual é a força
exercida no bloco pela parede?
2. [RHK4-6.11] Um bloco de 7,96 kg está em repouso em um plano inclinado de 22,0o
com a horizontal, como mostra a figura. O
coeficiente de atrito estático é 0,25, enquanto o
coeficiente de atrito cinético é 0,15. (a) Qual é
a mínima força F, paralela ao plano que
impedirá o bloco de escorregar plano abaixo?
(b) Qual é a mínima força F que fará com que
o bloco comece a subir o plano? (c) Qual é a
força F necessária para mover o bloco para cima do plano com velocidade
constante?
3. [RHK4-6.17] Na figura, A é um bloco de 4,4 kg e B
é um bloco de 2,6 kg. Os coeficientes de atrito
estático e atrito cinético entre A e a mesa são 0,18 e
0,15 respectivamente. (a) Determine a massa
mínima de um bloco C que deve ser colocado sobre
A para impedi-lo de deslizar. (b) O bloco C é
repentinamente retirado de cima de A. Qual é a
aceleração de A?
4. [RHK4-6.18] Uma força horizontal de 46 N atua sobre
um bloco de 4,8 kg que está sobre um plano inclinado
de 39° (veja a figura). O coeficiente de atrito cinético
entre o bloco e o plano é 0,33. (a) Qual é a aceleração
do bloco se ele se move para cima no plano? (b) Se a
força horizontal ainda atuar, qual é a distância que
percorrerá se ele tiver uma velocidade inicial para cima
de 4,3 m/s? (c) O que acontecerá ao bloco após alcançar
o ponto mais alto?
5. [RHK4-6.20] O cabo de um escovão de massa m
faz um ângulo θ com a vertical; veja a figura.
Seja µc o coeficiente de atrito cinético entre o
escovão e o assoalho e µe o coeficiente de atrito
estático. Despreze a massa do cabo. (a) Ache o
módulo da força F, dirigida ao longo do cabo,
necessária para fazer com que o escovão deslize com velocidade uniforme sobre o
assoalho. (b) Mostre que se θ for menor do que um certo ângulo, θ0 o escovão não
poderá deslizar sobre o assoalho, por maior que seja a força aplicada ao longo do
cabo. Qual é o ângulo θ0 ?
6. [RHK4-6.21] Um trabalhador arrasta pelo chão um engradado de 667 N, puxando-o
por uma corda inclinada de 17° acima da horizontal. O coeficiente de atrito estático
é 0,52 e o coeficiente de atrito cinético é 0,35. (a) Qual é a tração na corda
necessária para iniciar o movimento do engradado? (b) Qual é a aceleração inicial
do engradado?
7. [RHK4-6.26] Na figura, o objeto B pesa 420 N e o
objeto A pesa 130 N. Entre o objeto B e o plano, o
coeficiente de atrito estático é 0,56 e o coeficiente de
atrito cinético é 0,25. (a) Ache a aceleração do sistema
se B estiver inicialmente em repouso. (b) Ache a
aceleração se B estiver subindo o plano. (c) Qual é a
aceleração se B estiver descendo o plano? A inclinação
do plano é de 42,0°.
8. [RHK4-6.27] Um bloco desliza para baixo
de uma calha de ângulo reto inclinada, como
na figura. O coeficiente de atrito cinético
entre o bloco e o material da calha é µc.
Ache a aceleração do bloco.
9. [RHK4-6.30] Um bloco de 4,40 kg é colocado sobre um outro de 5,50 kg. Para que
o bloco de cima escorregue sobre o de baixo, mantido
fixo, uma força horizontal de 12,0 N deve ser aplicada
ao bloco de cima. O conjunto dos blocos é agora
colocado sobre uma mesa horizontal sem atrito; veja a
figura. Encontre (a) a força máxima horizontal F que
pode ser aplicada ao bloco inferior para que os blocos se movam juntos, (b) a
aceleração resultante dos blocos, e (c) o coeficiente de atrito estático entre os blocos.
10. [RHK4-6.31] Uma laje de 42 kg repousa sobre
um assoalho sem atrito. Um bloco de 9,7 kg
repousa sobre a laje, como na figura. O
coeficiente de atrito estático entre o bloco e a
laje é 0,53, enquanto o coeficiente de atrito
cinético é 0,38. O bloco de 9,7 kg sofre a ação
de uma força horizontal de 110 N. Qual é a
aceleração resultante (a) do bloco e (b) da laje?
11. [RHK4-6.40] Um disco de massa m sobre uma mesa
sem atrito está ligado a um cilindro de massa M
suspenso por uma corda que passa através de um
orifício da mesa (veja a figura). Encontre a
velocidade com a qual o disco deve se mover em um círculo de raio r para que o
cilindro permaneça em repouso.
12. [RHK4-6.43] Um estudante de 680 N, em uma roda-gigante que gira regularmente,
tem peso aparente de 567 N no ponto mais alto. (a) Qual é o peso aparente do
estudante no ponto mais baixo? (b) Qual seria o peso aparente do estudante no ponto
mais alto se a velocidade da roda-gigante dobrasse?
13. [RHK4-6.45] Uma pequena moeda é colocada sobre um prato giratório plano e
horizontal. Observa-se que o prato executa exatamente três revoluções em 3,3 s. (a)
Qual é a velocidade da moeda quando ela gira sem deslizar à distância de 5,2 cm do
centro do prato? (b) Qual é a aceleração (módulo e sentido) da moeda na parte (a)?
(c) Qual é a força de atrito que age na moeda na parte (a) se a moeda tem massa de
1,7g? (d) Qual é o coeficiente de atrito estático entre a moeda e o prato se a moeda
desliza para fora quando está a mais de 12 cm do centro do prato?
14. [RHK4-6.52] Uma bola de 1,34 kg está presa a uma haste
rígida vertical por meio de dois fios sem massa, de 1,70 m
de comprimento cada. Os fios estão presos à haste em
pontos separados de 1,70 m. O conjunto está girando em
volta do eixo da haste, com os dois fios esticados
formando um triângulo eqüilátero com a haste, como
mostra a figura. A tensão no fio superior é de 35,0 N. (a)
Encontre a tensão no fio inferior. (b) Calcule a força
resultante na bola, no instante mostrado na figura. (c)
Qual é a velocidade da bola?
Respostas:
1) (a) Não; (b) Uma força de 53 N para a esquerda e uma de 22N para cima.
2) (a) 11,1N; (b) 47,3N; (c) 40,1N.
3) (a) 10kg; (b) 2,7 m/s2.
6) (a) 307,33 N; (b) 1,40208 m/s2.
8) g sin θ − 2 µ c cos θ .
10) (a) 7,6 m/s2; (b) 0.86 m/s2.
12) (a) 768,32 N; (b) 219,52N.
13) (a) 30 cm/s; (b) 170 cm/s2, radialmente para dentro; (c) 2,9 mN; (d) 0,40.
(
)