UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
Instituto de Física e Matemática
Departamento de Física
Disciplina: Física Básica I
Professor: Rudi Gaelzer
Cursos: Matemática/Química/Engenharias
Lista de Exercícios IV
1)
Dois objetos de 44,5N estão ligados a um
dinamômetro como mostra a figura (a). (a) Quanto
marca o dinamômetro? (b)Um único objeto de 44,5N
está ligado ao dinamômetro e este está preso a uma
parede como ilustra a figura (b).Quanto marca o
dinamômetro? ( Os dinamômetros marcam a tensão na
corda ).
5) Dois blocos estão apoiados sobre uma mesa, sem
atrito. Uma força horizontal é aplicada a um dos blocos,
conforme mostra a figura. Considerando m1= 2,3 kg e
m2 = 1,2kg e F= 3,2N, determine: (a) a força de contato
entre os blocos e (b) mostre que, se a mesma força F for
aplicada a m2 em lugar de m1, mas no sentido oposto, a
força de contato entre os blocos será de 2,1N, diferente
do valor calculado em (a). Explique a diferença.
6) Qual é o peso em newtons e a massa em quilogramas
de: (a) um pacote de 5 libras de açúcar? (b) de um
beque central de 240 libras? (c) de um automóvel de 1 t
( 1t= 2.000 libras)
7) O peso de uma certa partícula é de 20N em um ponto
onde a aceleração da gravidade é de 9,8m/s2. (a) Quais
são o peso e a massa da partícula em um ponto onde a
aceleração da gravidade é de 4,9m/s2? (b) Quais são o
peso e a massa da partícula, se ela for movimentada
para um ponto no espaço onde a força gravitacional é
nula?
2) Um veículo experimental propelido por um foguete
pode ser acelerado partindo do repouso até a velocidade
de 1.600 km/h em 1,8s. (a) Qual a aceleração adquirida
pelo veículo? (b) Que força será necessária para
realizar isto, se a massa de veículo for igual a 500kg?
3) Uma esfera carregada, de massa igual a 3,0× 10-4kg,
está suspensa por uma corda. Uma força elétrica atua
horizontalmente sobre a esfera de maneira que a corda
faz um ângulo de 37º com a vertical, quando atinge o
equilíbrio.
Determine: (a) a intensidade da força
elétrica. (b) a tensão da corda.
4) Uma menina de 40kg e um trenó de massa igual a
8,4kg acham-se na superfície de um lago congelado,
separados por um distância de 15m. A menina exerce
uma força de 5,2N sobre o trenó, por meio de uma
corda, puxando-o na sua direção. (a) Qual a aceleração
do trenó? (b) Qual a aceleração da menina? (c) Qual a
distância entre o ponto de encontro do trenó com a
menina, contada a partir da posição da menina?
Suponha que não exista atrito.
8) Em um jogo de cabo-de-guerra modificado, duas
pessoas puxam em sentidos opostos, não uma corda,
mas um trenó de 25 kg, apoiado em uma rodovia
coberta de gelo. Se os participantes exercem forças de
90 N e 92 N qual será a aceleração do trenó?
9) O iate solar Diana, projetado para velejar pelo
sistema solar, usando a pressão da luz solar, tem uma
vela cuja área é igual a 3,0km2 e massa de 900kg.
Próximo à orbita da Terra, o Sol pode exercer uma
força, devido à radiação, de 20N sobre a vela. (a) Que
aceleração esta força imprimiria ao artefato? (b) Uma
pequena aceleração pode provocar grandes efeitos se
agir continuamente por um longo tempo. Assim,
partindo do repouso, qual a distância seria percorrida
por este iate em um dia? (c) Qual seria a sua
velocidade? ( veja “ O Vento Solar”, uma fascinante
história de ficção científica, escrita por Arthur C.
Clarke, que trata de uma regata solar.)
10) Um elétron movimenta-se em linha reta partindo do
cátodo de uma válvula eletrônica, até o ânodo, que está
exatamente a 1,5cm de distância. Ele sai do repouso e
atinge o ânodo a uma velocidade de 6,0 x 10 6 m/s. (a)
Suponha que a aceleração seja constante e calcule a
força que atua sobre o elétron. A massa do elétron é
9,11 x l0-31 kg. Esta força é de natureza elétrica. (b)
Calcule a força gravitacional sobre o elétron e compare.
levantado do solo? (c) Qual é a aceleração do bloco
exatamente após ele ter sido levantado do solo?
11) Um objeto de massa igual a 8,5kg passa pela
origem de um sistema de coordenadas a uma velocidade
de 30 m/s dirigida segundo a horizontal. Ele sofre uma
força de 17N dirigida para o sentido positivo do eixo y.
Calcule: (a) a velocidade e (b) a posição da partícula
tendo decorrido um intervalo de tempo igual a 15s.
12) Um objeto está dependurado em uma balança de
mola presa ao teto de um elevador. A balança marca
65N quando o elevador está parado. (a) Quanto marcará
quando o elevador estiver subindo a uma velocidade
constante de 7,6m/s? (b) Quanto a balança marcará
quando o elevador estiver subindo a uma velocidade de
7,6m/s e freando com uma desaceleração de 2,4 m/s2?
17) Encontre a tensão em cada corda para os sistemas
representados na figura abaixo. Ignore as massas das
cordas.
13) Um helicóptero cuja massa é de 15.000kg está
levantando um carro de 4.500kg de massa, com uma
aceleração dirigida para cima de 1,4m/s2. Calcule: (a) a
força que o ar exerce sobre as hélices do helicóptero?
(b) A tensão no cabo da parte superior. (Veja a figura
abaixo.)
Respostas:
(1) (a) 44,5N. (b) 44,5N. (2) (a) 247m/s2. (b) 1,24× 105N.
(3) (a) 2,2× 10-3N. (b) 3,7× 10-3N. (4) (a) 0,619m/s2. (b)
0,130m/s2. (5) (a) 1,10N. (6) (a) 22N, 2,2kg. (b) 1100N;
110kg. (7) (a) 10N; 2,04kg. (b) Zero; 2,04kg. (8) 8,0cm/s2.
(9) (a) 0,022m/s2. (b) 82100km. (c) 1900m/s. (10) (a)
1,09× 10-15N. (b) 8,93× 10-30N. (11) (a) 30i + 30j m/s. (b)
450i + 225j m. (12) (a) 65N. (b) 49,1N. (13) (a) 218kN.
(b) 50,4kN. (14) (a) 0,970m/s2. (b) T1= 11,6N, T2= 34,9N.
(15) (a) 620N. (b) 584N. (16) (a) 2,18m/s2. (b) 116N. (c)
21,0m/s2. (17) (a) T1= 31,50 N; T2= 37,54 N; T3= 49,0 N. (b)
T1= 113,16 N; T2= 56,58 N; T3= 98,0 N.
14) Três blocos estão ligados, conforme mostra a
figura, sobre uma superfície horizontal, sem atrito, e são
puxados para a direita com uma força T3 = 65N. Sendo
m1 = 12kg , m2 = 24kg e m3 = 31kg, calcule: (a) a
aceleração do sistema e (b) as tensões T1 e T2. Faça
uma analogia com os corpos puxados em fila, com uma
locomotiva puxando vagões acoplados.
15) Uma pessoa de 80kg está saltando de pára-quedas e
experimenta uma aceleração dirigida para baixo de
2,5m/s2. A massa do pára-quedas é de 5,0kg. (a) Qual é
o valor da força exercida para cima, sobre o páraquedas, pelo ar? (b) Qual é o valor da força dirigida
para baixo que a pessoa exerce sobre o pára-quedas?
16) Um bloco é puxado a longo de uma superfície
horizontal sem atrito por uma corda que exerce uma
força de 12N, fazendo um ângulo θ = 25º acima da
horizontal, conforme mostra a figura abaixo. (a) Qual é
a aceleração do bloco? (b) A força P cresce lentamente.
Qual é o seu valor exatamente antes do bloco ser