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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Campus Regional de Resende
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Matemática Física e Computação
Prof. Angelo Cerqueira
Física I
Lista de exercícios 4 – Forças I – As Leis de Newton
1) Uma força F aplicada a um corpo de massa m1 produz aceleração de 3,00 m/s2, A mesma
força aplicada a um segundo corpo de massa m2 produz aceleração de 1,00 m/s2. (a) Qual é o
valor da razão m1/m2? (b) Se são reunidas as massas m1 e m2, encontre a aceleração do
sistema sob a ação da força F. Resp.: (a)1/3;(b)0,750m/s2.
2) Um corpo de massa 3,00 kg sofre uma aceleração dada por a = (2,00i + 5,00j) m/s2.
Encontre a expressão vetorial para a força resultante agindo sobre ele e o módulo dessa
força. Resp.: (6,00i+15,0j)N e 16,2N.
3) Três forças dadas por F1 = (-2,00i + 2,00j) N, F2 = (5,00i – 3,00j) N, e F3 = (-45,0i) N, agem
sobre um corpo dando-lhe aceleração de módulo 3,75 m/s2. (a) Qual é a direção dessa
aceleração? (b) Qual é a massa do corpo? (c ) Se o corpo está inicialmente em repouso, qual
é a sua velocidade escalar após 10,0 s? (d) Quais são as componentes da velocidade do
corpo após 10,0 s? Resp.: (a)181o;(b)11,2kg; (c )37,5m/s; (d)(-37,5i-0,893j)m/s.
4) Um corpo de 3,00 kg está em movimento em um plano, com suas coordenadas x e y dadas
por x = 5t2 – 1 e y = 3t3 + 2, em que x e y estão em metros e t está em segundos. Encontre o
módulo de força resultante agindo sobre esse corpo em t = 2,00 s. Resp.:112N.
5) A força gravitacional sobre uma bola de beisebol é de – Fg j. Um arremessador lança a bola
com velocidade vi acelerando-a uniformemente para frente, horizontalmente ao longo de
uma reta, por um tempo t. Se a bola começa do repouso, (a) qual é a distância pela qual ela é
acelerada antes de ser solta? (b) Qual é a força exercida pelo arremessador sobre a bola?
Resp.:(a)vt/2; (b)Fgv/gt i+Fg j .
6) A velocidade escalar média de uma molécula de nitrogênio no ar é de aproximadamente
6,70×10 2 m/s , e sua massa é de 4,68×10−26 kg . (a) Se leva 3,00×10−13 s para uma
molécula de nitrogênio atingir uma parede e voltar com a mesma velocidade escalar, mas se
movendo na direção oposta, qual é a aceleração média da molécula durante esse intervalo de
tempo? (b) Qual é a força média que a molécula exerce sobre a parede? Resp.: (a)
−4,47×1015 m/ s2 (b) 2,09×10−10 N .
7) Um saco de cimento de peso Fg está dependurado por três fios como mostrado na Figura a
seguir. Dois dos fios fazem ângulos θ1 e θ2 com a horizontal. Se o sistema está em
equilíbrio, mostre que a tensão no fio da esquerda é de T1 = Fg cos θ2/ sem (θ1 + θ2) .
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8) No sistema mostrado na Figura abaixo, uma força horizontal de módulo Fx age sobre o
corpo do 8,00 kg. A superfície horizontal é sem atrito. (a) Para quais valores de Fx o corpo de
2,00kg acelera para cima? (b) Para quais valores de Fx é nula a tensão na corda? (c) Faça
um gráfico da aceleração do corpo de 8,00 kg em função de Fx Inclua valores de Fx de – 100
N até + 100 N. Resp.:(a)19,6N;(b)-78,4N.
9) Dois corpos estão ligados por um fio leve que passa por uma podia sem atrito, como na
Figura a seguir. Se o plano inclinado é semm atrito e se m1 = 2,00 kg, m2 = 6,00 kg, e θ =
55,0°, encontre (a) a aceleração dos corpos, (b) a tensão no fio, e (c) a velocidade escalar de
cada corpo 2,00 s após ser soltos do repouso. Desenhe diagramas de corpo livre para os dois
corpos. Resp.: (a)3,57m/s2; (b)26,7N; (c )7,14m/s .
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10) Um corpo de massa M é mantido em repouso por uma força aplicada F e por um sistema de
polias como mostrado na Figura abaixo. As polias são sem massa e sem atrito. Encontre (a)
a tensão em cada trecho da corda, T1, T2, T3, T4 e T5, e (b) o módulo de F. (Dica: Desenhe
um diagrama de corpo livre para cada polia.). Resp.:(a) T1=T2=T3=Mg/2, T4=3Mg/2 e
T5=Mg; (b)Mg/2 .