Universidade Federal da Bahia – Instituto de Física
Departamento de Física de Terra e do Meio Ambiente
Física Geral e Experimental IE – FIS121
4° lista de exercícios – Aplicações Adicionais das Leis de Newton
- Se a questão não for literal, considere a aceleração da gravidade como g = 9,81 m/s2
Exercício 1: Um bloco de 5,00 kg é mantido em repouso contra uma parede vertical por uma força
horizontal de 100 N. (a) Qual é a força de atrito exercida pela parede sobre o bloco? (b) Qual é a
força horizontal mínima necessária para evitar que o bloco caia, se o coeficiente de atrito estático
entre a parede e o bloco é 0,400?
Exercício 2: Um bloco de massa m1 = 250 g está sobre um plano
inclinado de um ângulo θ = 30° com a horizontal. O coeficiente de
atrito cinético entre o bloco e o plano é 0,100. O bloco está amarrado
a um segundo bloco de massa m2 = 200 g que pende livremente de
um cordão que passa por uma polia sem massa e sem atrito. Depois
que o segundo bloco caiu 30,0 cm, qual é a sua velocidade?
Exercício 3: Com base na figura do exercício 2, considere que m1 =
4,0 kg e o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano inclinado é 0,40. (a) Encontre a faixa
de valores possíveis para m2 para a qual o sistema permanecerá em equilíbrio estático. (b) Encontre
a força de atrito sobre o bloco de 4,0 kg se m2 = 1,0 kg.
Exercício 4: Um bloco de 150 g é projetado rampa acima, com uma velocidade inicial de 7,0 m/s. O
coeficiente de atrito cinético entre a rampa e o bloco é 0,23. (a) Se a rampa esta inclinada de 25° em
relação à horizontal, qual é a distância que o bloco percorre sobre a rampa até parar? (b) O bloco
volta, então, rampa abaixo. Qual é o menor coeficiente de atrito estático, entre o bloco e a rampa,
capaz de evitar que o bloco escorregue de volta?
Exercício 5: Dois blocos ligados por um cordão deslizam para
baixo sobre um plano inclinado de θ = 10°. O bloco 1 tem a
massa m1 = 0,80 kg e o bloco 2 tem a massa m2 = 0,25 kg.
Ademais, os coeficientes de atrito cinético entre os blocos e o
plano são 0,30, para o bloco 1 e 0,20 para o bloco 2. Encontre (a)
a magnitude da aceleração dos blocos e (b) a tensão no cordão.
Exercício 6: Uma massa de 100 kg é puxada sobre uma superfície sem atrito por uma força
horizontal 𝐹, de forma que sua aceleração é a1 = 6,00 m/s2. Uma massa de 20 kg desliza sobre o
topo da massa de 100 kg e tem uma aceleração a2 = 4,00 m/s2.
(Deslizando, portanto, para trás em relação à massa de 100 kg.) (a)
Qual é a força de atrito exercida pela massa de 100 kg sobre a
massa de 20 kg? (b) Qual é a força resultante sobre a massa de
100 kg? Quanto vale a força 𝐹? (c) Depois que a massa de 20 kg
cai para fora da massa de 100 kg, qual é a aceleração da massa de
100 kg? (Suponha a força 𝐹 inalterada)
Exercício 7: Uma pedra de 0,75 kg presa a um cordão é posta a girar em um
circulo horizontal de 35 cm de raio, como mostra a figura. O cordão forma um
ângulo de θ = 30° com a vertical. (a) Encontre a velocidade da pedra. (b) Encontre
a tensão no cordão.
Exercício 8: Um pequeno objeto de massa m1 se move em uma
trajetória circular de raio r sobre uma mesa horizontal sem atrito,
como mostra a figura. Ele está preso a um cordão que passa por
um pequeno furo sem atrito no centro da mesa. Um segundo objeto,
de massa m2, está preso a outra extremidade do cordão. Deduza
uma expressão para r em termos de m1, m2 e o tempo T de uma
revolução.
Exercício 9: Uma curva de 150 m de raio é inclinada de um ângulo de 10°. Um carro de 800 kg
percorre uma curva a 85 km/h sem derrapar. Despreze os efeitos de arraste do ar e de atrito de
rolamento. Encontre (a) a força normal exercida pelo pavimento sobre os pneus, (b) a força de atrito
exercida pelo pavimento sobre os pneus, (c) o coeficiente de atrito estático mínimo entre o
pavimento e os pneus.
Exercício 10: Encontre o centro de massa da folha uniforme de
compensado da figura ao lado. Considere-a como um sistema
efetivamente constituído de duas folhas, fazendo com que uma
delas tenha uma “massa negativa” para dar conta do corte.
Assim, uma delas é uma folha quadrada de 3 m de lado e massa
m1, e a outra, é a folha retangular medindo 1,0 m x 2,0 m e com
uma massa –m2. Localize a origem das coordenadas no canto
inferior esquerdo da folha.
Exercício 11: Você esta de pé bem na traseira de uma balsa de 6,0 m de comprimento e 120 kg de
massa que esta parada em um lago, com a proa apenas a 0,50 m da borda do píer. Como mostra a
figura abaixo. Sua massa é 60 kg. Despreze forças de atrito entre a balsa e a água. (a) A que
distância da borda do píer está o centro de massa do sistema você-balsa? (b) Você caminha para
frente da balsa e pára. A que distância da borda do píer o centro de massa está agora? (c) Quando
você esta na frente da balsa, a que distância você está da borda do píer?
Respostas:
1) (a) 49,1 N; (b) 122,8 N
2) 83,5 cm/s
3) (a) 0,61 kg ≤ m2 ≤ 3,4 kg; (b) 9,8 N
4) (a) 3,96 m; (b) 0,47
5) (a) 0,96 m/s2; (b) 0,18 N
6) (a) 80 N; (b) 600 N e 680 N; (c) 6,80 m/s2
7) (a) 1,4 m/s; (b) 8,5 N
8) 𝑟 =
!! !! !
!!! !!
9) (a) 8245,1 N; (b) 1565,5 N; (c) 0,19
10) (1,5 m, 1,4 m)
11) (a) 4,5 m; (b) 4,5 m; (c) 2,5 m