UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTASINSTITUTO DE FÍSICA E MATEMÁTICA Departamento de Física Disciplina: Física Básica I Lista de Exercícios - Força e Movimento I Perguntas: cada situação, indique o sentido de ~a indi- cando um quadrante ou um sentido ao longo 1. Na figura 1 as forças F~1 e F~2 são aplicadas de um eixo. (Isso pode ser feito com alguns a uma caixa que desliza com velocidade cálculos mentais.) constante sobre uma superfície sem atrito. Diminuímos o ângulo θ sem mudar o mó- dulo de F~1 . Para manter a caixa deslizando com velocidade constante devemos aumen- tar, diminuir ou manter inalterado o módulo de F~2 ? Figura 1: Pergunta 1 2. A Figura 2 mostra vistas superiores de qua- tro situações nas quais forças atuam sobre um bloco que está em um piso sem atrito. Se o módulo das forças forem escolhidos apropri- adamente, em que situações é possível que o Figura 3: Pergunta 3 bloco esteja (a) em repouso e (b) se movendo com velocidade constante? 4. A figura 4 mostra um conjunto de quatro blo- cos sendo puxados por uma força F~ em um piso sem atrito. Que massa total é acelerada para a direita (a) pela força F~ , (b) pela corda 3 e (c) pela corda 1? (d) Ordene os blocos de acordo com a aceleração, começando pela maior. (e)Ordene as cordas de acordo com a tensão começando pela maior. Figura 2: Pergunta 2 Figura 4: Pergunta 4 3. A figura 3 mostra o diagrama de corpo livre de quatro situações nas quais um objeto, visto 5. A figura 5 mostra uma caixa em quatro situ- de cima, é puxado por várias forças em um ações nas quais forças horizontais são apli- piso sem atrito. Em quais dessas situações a cadas. Ordene as situações de acordo com o aceleração ~ado objeto possui (a) uma com- módulo da aceleração da caixa, começando ponente x e (b) uma componente y? (c) Em pelo maior. 1 2 . qual é a força re- cozinha. 0kg vista de cima na figura 7 . mas ape- para a direita (a) pela força F~ . (b) pela força nas uma é mostrada. 0N )î + (4. 0N )ĵ. Que massa total é acelerada 2. F~21 exercida pelo bloco 1 sobre o bloco 2 e (c) a = 12m/s2 e θ = 30°. 0kg que pode se mover em um piso sem atrito. que lhe imprimem uma aceler- tece com o módulo da força normal F~N que ação ~a = (−8. F~21 e F~32 tivo. (a)Um salame de 11kg está pendurado é (a) F~2 = (−3. Uma das forças itivo. no instante t = 3. 0N )î + (4. e (c) F~2 = (3. Um objeto de 2kg está sujeito a três massa m que está sobre um piso. situada em um plano xy. Duas forças horizontais agem sobre um equação x(t) = −13 + 2t + 4t2 − 3t3 com x bloco de madeira de 2kg que pode em metros e t em segundos. determine a se- pela força F~32 exercida pelo bloco 2 sobre o gunda força (a) em termos dos vetores bloco 3? (d) Ordene os blocos de acordo com unitários e como um (b) módulo e (c) um o módulo da aceleração. (e) Ordene as forças F~ . Sob ação de duas forças. 0N Figura 5: Pergunta 5 e atua a 62°ao norte do oeste. Uma força é de 9. forças. 0N )î + (−4. determine a terceira força. 0N )ĵ. Qual é a componente y da força resultante a que o outra? corpo está submetido e (c) qual é a força re- sultante em termos dos vetores unitários? 7. O que acon. 0m/s)ĵ. 0N )î + (−4. Duas forças agem sobre uma caixa de horizontal F~ . 150kg se move ao longo de um eixo x de acordo com a 2. Se o piso exerce sobre o bloco quando o módulo duas das três forças são F~1 = (30. 0N )ĵ. uma partícula 1. 0N )ĵ. Uma partícula de 0. (3. 0N )ĵ. (b) por uma corda em uma balança de mola. De. A figura mostra três blocos sendo empurra- dos sobre um piso sem atrito por uma força 5. Para F1 = 20N . 0N )ĵ e F~2 = (−12. 7. Apenas duas forças horizontais atuam em um corpo de 3. 0m/s2 )ĵ. 0N )î + de F~ aponta (a) para baixo e (b) para cima? (16. 3. 0N e aponta para o leste. F~2 = (−3. Se um corpo-padrão de 1kg tem uma aceler. a outra é de 8. 0N )î + (8. de acordo com o módulo. Qual é o módulo da aceleração do corpo? 6. Figura 6: Pergunta 7 Figura 7: Problema 5 Problemas 6. 0N )î + (−6. quais são (a) a componente x e (b) a é F~1 = (2. Em termos deslizar sem atrito na bancada de uma dos vetores unitários. começando pelo maior. 0N )ĵ. Uma sultante a que está submetida a partícula das forças é F~1 = (3. começando pelo ângulo em relação ao semi-eixo x posi- maior. 0m/s)î − (4. 4s? termine a aceleração do bloco em termo dos vetores unitários se a outra força 8. Uma força vertical F~ é aplicada a um bloco de 4. 0m/s2 )î + (6. se move com velocidade constante ~v = ação de 2m/s2 a 20° com o semi-eixo x pos. 0N está age sobre o bloco. A corda mais comprida. 0N e Figura 10: Problema 12 T3 = 9. A figura 9 mostra um arranjo no qual quatro discos estão suspensos por cor- das. 2. (c) do disco C e (d) do disco D? 13. qual é (d) a força a que está submetida a moeda e (e) a força aparente a que está submetida a moeda Figura 8: Problema 8 do ponto de vista do homem? 12. qual é a aceleração da moeda (a) em relação ao solo e (b) em relação ao homem? (c) Quanto tempo a moeda leva para chegar ao teto da cab- ina. 8N . A tensão para a qual uma linha de 3 . com g = 9. Quais são as massas (a) do disco A. Uma moeda de 0. no alto. As tensões nas cordas mais curtas são T1 = 58. (o sistema não tem atrito) cada ao corpo através de uma mola verti- cal. no sentido negativo do eixo y. 567g repousa no joelho do homem. Depois que a cab- ina começa a se mover e em termos dos vetores unitários. 20m acima do joelho? Em termos dos vetores unitários. 8m/s2 . Determine (a) a tensão na corda e (b) a força normal que 9. 24g. 5kg e o ângulo θ é de 30°. passa por uma polia sem atrito e exerce uma força de 98N sobre a parede à qual está presa. Na figura 10 a massa do bloco é 8. Uma força para cima de 1. Um homem está sentado em um brin- quedo de parque de diversões no qual uma cabina é acelerada para baixo. 0N é apli- for cortada. A extremidade oposta da bal- ança está presa a uma parede por uma corda. 8N . Qual é a leitura da balança? (c) Na figura 8c a parede foi substituída por um segundo salame de 11kg e o sistema está em repouso. Quais são (a) o módulo e (b) o sen- tido da força exercida pelo bloco sobre a superfície horizontal? 10. Figura 9: Problema 10 ança? 11. que está presa ao teto por uma corda figura 8a. T2 = 49. Qual é a leitura da bal. (b) do disco B. (c) Determine o mó- em repouso em uma superfície horizon- dulo da aceleração do bloco se a corda tal. cuja escala está em unidades de peso? (b) Na figura 8b o salame está suspenso por uma corda que passa por uma roldana e está presa a uma balança de mola. Qual é a leitura da bal- ança. com uma aceleração cujo módulo é 1. Um bloco com um peso de 3. (b) a orientação da aceleração do bloco que está pendurado e (c) a tensão na corda? Figura 11: Problema 15 16. Quais são os módulos (a) da acel- eração na figura 13a e (b) da força F~a ? 14. o bloco A salmão de 85N de peso em 11cm se o empurra o bloco B com uma força de peixe está inicialmente se deslocando a 10N dirigida horizontalmente para a es- 2. (b) a tensão T1 e (c) a tensão T2 . 4: no terceiro purra um bloco B com uma força de 20N quadrante 4 . Os blocos têm massa total de constante. Na figura 11. uma força horizontal con. Quais são (a) o módulo da aceler- ação de cada bloco. que em. 3: no quarto quadrante. 3. desta vez. 3kg (figura caixote? 14). um caixote de massa m = 18. está preso por uma corda de sem atrito (θ = 30°) com velocidade con. Na figura 12. a um (b) da força que a rampa exerce sobre o outro bloco de massa m2 = 2. (b) 2 e 4 Figura 12: Problema 16 3. dirigida para baixo. Qual é a resistência mínima Na figura 13b. 3. 2: na direção positiva de stante F~a é aplicada ao bloco A. (a) 2. (b) 1. Respostas: Perguntas: 1. um plano inclinado sem atrito. x. dirigida horizontalmente para a direita. a mesma força F~a é apli- necessária para que a linha faça parar um cada ao bloco B. 7kg sobe 100kg é empurrado por uma força hor. Na figura 13a. 4. que passa por uma po- stante. 4. massa desprezível. de ângulo izontal F~ que o faz subir uma rampa θ = 30°. (a) 2 e 4. pesca arrebenta é chamada de “resistên. de y positivo. aumenta 2. (c) 1: na direção 17. três blocos conectados são puxados para a direita sobre uma mesa Figura 14: Problema 18 horizontal sem atrito por uma força de módulo T3 = 65N . m2 = 24kg e m3 = 31kg calcule (a) o módulo da aceleração do sistema. Quais são os módulos de (a) F~ e lia de massa e atrito desprezíveis. 12kg. Um bloco de massa m1 = 3. cia” da linha. Um bombeiro que pesa 712N escorrega por um poste vertical com uma aceler- ação de 3m/s². Se m1 = 12kg. 8m/s? Considere uma desaceleração querda. Quais são (a) o módulo e (b) a orientação da força vertical exercida pelo poste sobre o bombeiro e (c) o módulo e (d) a ori- entação da força vertical exercida pelo Figura 13: Problema 17 bombeiro sobre o poste? 15. 50m/s2 . (c) (1.0 N. 2N . (b) 11. 684N )ĵ 14. (a) 4. 0m/s2 )î. F~32 1. (e) F~ . (a) 566 N. (−7.0 kg.37 s. (a) 2. 970m/s2 . 1 8. (−2N )î + (6N )ĵ N 5 . (c) 10 kg. (c) 494 N. (b) (4. (d) 1. (b) 72 N. 2. (a) 42 N. (c) 108 N 5. para baixo 3. (a) 494 N. 35m/s2 )ĵ. c. (a) (−9. (b) 30. 2. 88N )î + 13. e d iguais 9. (b) para baixo. (a) (−32. (b) 12 kg. (a) 0. (b) para cima . 17. (b) 1. 3. (e) 3. (e) (1. (d) todos 7. 0m/s2 )ĵ. (b) 38.9 N 5. 1 × 102 N (0.13 kN 4. 56 × 10−3 N )ĵ. (c) 4. 8N )ĵ. (a) 0. (a) 108 N.0 N (c) −147° 18. (c) iguais. 333 × 10−3 N )ĵ Problemas: 12. 9m/s2 1. (b) 1. 88N . (b) 0. 80m/s2 )ĵ.0 a partir de mg até zero kg 7.6 N. 4.8 6.0 kg. (a)20 kg. 684N . a. então b. 0N )î−(20. (c) 20. (a) 1. (a) 17 kg. 98N )î iguais. (c) 34. (c) 10 kg. (d) 2. (b) para baixo 6. (b) 108 N. (b) diminui 10. (a) 2. (a) 0. (b) (2. (d) (−5. F~21 . (c) 4. (c) (3.0 kg. (b) 18 kg. (a) aumenta a partir de mg. (−34N )î−(12N )ĵ 16. 9m/s2 15. (d) todos 11. 735m/s2 .