Lista de Exercícios Resolvidos de Força Peso e Força Normal

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A figura abaixo representa dois blocos 1 e 2 , de massa m 1 = 1000   k g e m 2 = 3000   k g , respectivamente, em contato e apoiados sobre uma superfície lisa sem atrito. Uma força F = 4000   N é aplicada ao bloco 1 empurrando todo o conjunto. Assinale a alternativa que contém a magnitude (módulo) das forças de contato exercidas pelo bloco 1 sobre o bloco 2 F 12 e pelo bloco 2 sobre o bloco 1 F 21 .

(a) F 12 = 4000   N e F 21 = 0   N .

(b) F 12 = 3000   N e F 21 = 3000   N .

(c) F 12 = 3000   N e F 21 = 1000   N .

(d) F 12 = 4000   N e F 21 = 4000   N .

(e) F 12 = 0   N e F 21 = 4000   N

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Um homem de 90   k g está em um elevador, que tem aceleração de 1,4   m / s 2 para baixo. A força exercida pelo homem sobre o chão do elevador é aproximadamente:

a) 900   N

b) 130   N

c) 780   N

d) 0   N

e) 1030   N

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Uma pessoa de 70   k g está de pé sobre uma balança de mola presa ao chão de um elevador. Quando o elevador inicia a subida, ele acelera para cima a 1,5   m / s 2 durante 1   s , e ao chegar ao andar desejado ele desacelera à mesma taxa. A escala da balança mostra os seguintes valores na partida, durante a viagem, e na chegada, respectivamente:

  1. 550   N , 700   N e 850   N
  2. 850   N , 700   N e 550   N
  3. 700   N , 700   N e 700   N
  4. 595   N , 700   N e 805   N
  5. 805   N , 700   N e 595   N

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Uma força F igual a 50   i ^ (N) atua sobre o bloco a , como mostrado na figura abaixo, fazendo com que os blocos a , b e c se desloquem sobre uma superfície horizontal sem atrito. Considere que as massas dos blocos são 5,0   k g , 7,0   k g e 8,0   k g , respectivamente. Encontre o vetor força que o bloco c exerce sobre o bloco b .

a) F c b = - 20   i ^   N

b) F c b = 2,5   i ^   N

c) F c b = - 50   i ^   N

d) F c b = 20   i ^   N

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Uma corrente com quatro elos ( 1   kg cada) é puxada para cima por uma força vertical (assinalada na figura abaixo) de módulo igual a 52   N .

a ) Desenhe um diagrama das forças que atuam sobre cada elo.

b ) Escolha um sistema de referência e escreva as forças nesse referencial.

c ) Escreva as leis de Newton para o problema e deduza as equações pertinentes.

d ) Calcule a aceleração da corrente.

e ) Calcule as forças que atuam nos elos.

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Considere g = 10   m / s 2 .

Um bloco de massa m = 2,0   k g , é colocado sobre uma mesa 1 de massa M 1 = 20,0   k g . Este conjunto (mesa 1 e bloco m ) é então colocado sobre a mesa 2 de massa M 2 = 20,0   k g . Por fim todo o novo conjunto (mesa 1, mesa 2 e bloco) é colocado dentro de um elevador em repouso como mostra a figura. Despreze a resistência do ar e o atrito entre os corpos.

a) Desenhe o diagrama de corpo livre para mesa 1, mesa 2 e bloco, para o caso estático.

b) O elevador sobe com aceleração + g j ^ . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

c) O elevador desce com aceleração - g j ^ . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

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Na Fig. 5-46, um bloco de massa m = 5,00   k g é puxado ao longo de um piso horizontal sem atrito por uma corda que exerce uma força de módulo F = 12,0   N e ângulo θ = 25,0 ° . (a) Qual é o módulo da aceleração do bloco? (b) O módulo da força F é aumentado lentamente. Qual é o seu valor imediatamente antes de o bloco perder contato com o piso? (c) Qual é o módulo da aceleração do bloco na situação do item (b)?

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Em uma balança dentro de um elevador em movimento vertical é colocado um bloco de massa m e a balança indica sobre seu prato uma força vertical de módulo N exercida pelo bloco. Em relação a sistema de eixos O X Y Z , fixo na Terra, com O Y vertical orientado para cima a aceleração do elevador é dada por uma componente a y igual a

  1. N / m ;
  2. N / m - g / 2 ;
  3. N / m + g ;
  4. N / m - g ;
  5. Todas as opções acima estão erradas.

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Uma pessoa pula para cima do modo tradicional, flexionando os joelhos e os esticando rapidamente. Durante o pulo, enquanto ainda há contato entre os pés da pessoa e o chão, podemos afirmar que:

  1. A 3ª lei de Newton momentaneamente perde a validade, uma vez que a força Normal exercida pelo chão é maior que a força Peso.
  2. A 3ª lei de Newton não se aplica a este caso, uma vez que o movimento da pessoa é acelerado.
  3. A força Peso e a força Normal exercida pelo chão formam um par de ação e reação.
  4. Não há uma reação à força Normal exercida pelo chão, por isso a pessoa consegue saltar.
  5. Nenhuma das anteriores.

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A figura mostra dois blocos, 1 e 2, de massas m 1 e m 2 , respectivamente, em contato sobre uma mesa horizontal sem atrito. O movimento é unidimensional. Se F → é a força com que o bloco de massa m 2 é empurrado, F → 1 é a força com que o bloco 2 empurra o bloco 1, a razão entre os módulos F / F 1   é

(a) ( m 1 + m 2 ) / m 2

(b) m 2 / m 1

(c) 1

(d) m 2 / ( m 1 + m 2 )  

(e) ( m 1 + m 2 ) / m 1

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Em uma balança dentro de um elevador em movimento vertical é colocado um bloco de massa m e a balança indica sobre seu prato uma força vertical de módulo N exercida pelo bloco. Em relação a sistema de eixos O X Y Z , fixo na Terra, com O Y vertical orientado para cima a aceleração do elevador é dada por uma componente a y igual a

  1. N / m ;
  2. N / m - g / 2 ;
  3. N / m + g ;
  4. N / m - g ;
  5. Todas as opções acima estão erradas.

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Considere g = 10   m / s 2 .

Um bloco de massa m = 2,0   k g , é colocado sobre uma mesa 1 de massa M 1 = 20,0   k g . Este conjunto (mesa 1 e bloco m ) é então colocado sobre a mesa 2 de massa M 2 = 20,0   k g . Por fim todo o novo conjunto (mesa 1, mesa 2 e bloco) é colocado dentro de um elevador em repouso como mostra a figura. Despreze a resistência do ar e o atrito entre os corpos.

a) Desenhe o diagrama de corpo livre para mesa 1, mesa 2 e bloco, para o caso estático.

b) O elevador sobe com aceleração + g j ^ . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

c) O elevador desce com aceleração - g j ^ . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

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Você está de pé em uma balança de mola, dentro de um elevador. O peso indicado pela balança é maior quando o elevador.

  1. Está descendo com velocidade crescente.
  2. Está descendo com velocidade decrescente.
  3. Está parado.
  4. Está subindo com velocidade decrescente.
  5. Está subindo com velocidade constante.

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Uma caixa está em um elevador de Campinas que tem aceleração de 2,0 m/s2 para cima. Se a massa da carga é 180 kg qual é a força exercida pela carga sobre o chão do elevador?

  1. 0 N .
  2. 2160 N .
  3. 360 N .
  4. 900 N .
  5. Nenhuma destas.

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Uma menina se encontra de pé sobre uma balança presa ao chão de um elevador. A escala da balança mostra o menor valor quando o elevador:

Obs.: a opção b foi removida para evitar que tenham duas opções corretas.

a) se move para cima com velocidade crescente em módulo.

c) permanece parado.

d) se move para baixo com velocidade crescente em módulo.

e) nenhuma destas.

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Uma pessoa de 70   k g está de pé sobre uma balança de mola presa ao chão de um elevador. Quando o elevador inicia a subida, ele acelera para cima a 1,5   m / s 2 durante 1   s , e ao chegar ao andar desejado ele desacelera à mesma taxa. A escala da balança mostra os seguintes valores na partida, durante a viagem, e na chegada, respectivamente:

  1. 550   N , 700   N e 850   N
  2. 850   N , 700   N e 550   N
  3. 700   N , 700   N e 700   N
  4. 595   N , 700   N e 805   N
  5. 805   N , 700   N e 595   N

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Utilize o μ c para madeira com valor de 0,2 .

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Uma menina de massa m = 50,0 k g está sobre uma balança de mola dentro de um elevador que está descendo com a celeração constante de móduclo igual a 2,00 m / s 2 . Qual é a leitura da balança em newtons? Use g = 9,80 m / s 2 .

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Uma pessoa com massa m = 80,0 kg encontra-se sobre uma balança colocada no piso de um elevador que está descendo. Sabendo-se que a aceleração do elevador é de 1,20 m / s 2 , verticalmente para cima, qual o peso aparente da pessoa mostrado no leitor da balança? Use g = 9,80 m / s 2 .

(A) 784 N

(B) 96,0 N

(C) 688 N

(D) 880 N

(E) 980 N

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Uma caixa está sobre o piso de um elevador subindo e com rapidez decrescente. F P representa a força exercida pelo piso do elevador sobre a caixa e F g a força da gravidade sobre a caixa. Qual diagrama de corpo livre melhor representa a situação da caixa neste elevador?

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Parte II - Na figura abaixo um carro se desloca com velocidade de módulo constante ao longo de toda a trajetória sobre uma elevação circular de raio R e em seguida em um vale circular com raio 2 R . Sabendo que na parte inferior do vale a força normal N do assento sobre o motorista vale 1,03 ×   10 3 N , determine a força normal experimentada pelo motorista ao passar pelo ponto mais alto da elevação. O peso do motorista é 700 N .

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Parte II:

Coloque V de verdadeiro na resposta correta. Justifique sua opção usando leis físicas.

(d) Observe as situações da figura. A força normal ( N ) sobre o bloco M tem módulo igual a M g - F s e n θ nas seguintes situações:

1-( ) somente em 1.

2-( ) somente em 2.

3-( ) em 1 e 2.

4-( ) em 2 e 3.

5-( ) em 1, 2, 3.

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Dois blocos (A e B) estão em contacto sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força constante de 36   N é aplicada ao bloco A, como mostrado na figura 3. O módulo da forca que A exerce sobre B é:

(a) 1,5   N

(b) 6   N

(c) 20   N

(d) 30   N

(e) 36   N

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O peso aparente de uma pessoa dentro de um elevador é maior do que m g   quando o elevador:

(a) desce com velocidade constante.

(b) sobe com velocidade constante.

(c) sobe com rapidez crescente.

(d) desce com rapidez crescente.

(e) desce em queda livre.

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Um corpo de massa m , inicialmente em repouso no instante inicial t = 0 , é submetido a uma força dependente do tempo F → ( t ) = c t n ^ , onde c é uma constante positiva e n ^ é um vetor unitário que faz um ângulo fixo 0 ≤ α < π / 2 com o eixo horizontal, conforme mostrado na figura abaixo. O coeficiente de atrito estático entre o corpo e a superfície é μ e enquanto o coeficiente de atrito dinâmico (cinético) é μ d .

(a) Faça um diagrama das forças que atuam no corpo no instante inicial e escreva tais forças num sistema de coordenadas apropriado.

(b) Encontre quanto tempo leva para a corpo começar a se movimentar e também o tempo que leva para o corpo “perder” contato com o solo.

(c) Encontre o vetor posição e o vetor velocidade do corpo no instante em que o mesmo perde contato com o solo. Deixe sua resposta em termos de t m e t p e demais quantidades fornecidas no enunciado.

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Sejam 3 blocos colocados em um plano horizontal sem atrito. Suas massas são m 1 = 20,0   k g , m 2 = 15,0   k g e m 3 = 5,0   k g . Um força F = 80,0   N é aplicada sobre o bloco 1 , como na figura 1. Em todos os itens a seguir desconsidere todos os tipos de atrito. Considere g = 10,0   m / s 2 .

a) Faça o diagrama de forças para cada um dos blocos. Calcule a aceleração de cada bloco (figura 1).

b) Calcule as forças entre cada bloco (figura 1).

c) Alterne a ordem dos blocos 2 e 3 (figura 2) e calcule o valor de todas as forças entre os blocos na nova situação.

d) Na situação exata da figura 3, calcule as novas acelerações dos 3 blocos.

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Um cilindro com peso P está em equilíbrio sobre um piso horizontal e encostado em uma parede vertical, como indica a figura abaixo. Uma força de módulo F constante, vertical, para cima, é aplicada na lateral esquerda do cilindro. O valor de F é o maior possível para este equilíbrio. Os coeficientes de atrito estático do cilindro com o piso e com a parede são iguais a   μ e = 1 / 5 . Seja N 1 o modulo da forca normal do piso sobre o cilindro e N 2 o módulo da força normal da parede sobre o cilindro. Determine, sem arredondar, a parte inteira das razões:

  1. N 1 / N 2
  2. N 1 / F .

(Lembrete: F e M á x = μ e N )

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Dentro de um elevador encontra-se uma balança de forças de alta precisão. Um corpo de massa m é colocado sobre a balança e o painel da balança indica o módulo da força normal ( N ) que ela exerce sobre o corpo. Sabendo que o elevador sobe com aceleração constante, de módulo a , qual é o valor lido no painel da balança?

(a) N = m ( g - a )

(b) N = m ( g + a )

(c) N = m g

(d) N = m a

(e) N = 0

(f) Pelos dados fornecidos no enunciado não é possível determinar a leitura da balança.

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Uma régua de um metro é sustentada por uma balança de mola situada em cada extremidade. Pendura-se uma grande massa na régua, de tal modo que a leitura na balança do lado esquerdo da régua é quatro vezes maior que a leitura na balança do lado direito. Se a massa da régua é desprezível, a que distância da extremidade direita da régua a massa está pendurada?

  1. 50   c m ;
  2. 80   c m ;
  3. 25   c m ;
  4. 25   c m ;
  5. 67   c m ;

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Em uma superfície horizontal, um homem sobe em uma balança e lê seu “peso”. É correto afirmar que a força que a balança mede é:

a. O peso do homem;

b. A força normal que a balança exerce no homem;

c. A força normal que o homem exerce na balança;

d. A reação ao peso do homem;

e. A reação à atração gravitacional que o homem exerce na balança;

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A Figura 2 mostra um bloco de massa m = 2 ; 0   k g , inicialmente em repouso, em contato com uma parede vertical. Os coecientes de atrito estático e cinético entre o bloco e a parede são, respectivamente, μ e = 0,50 e μ c   =   0,30 .

Uma força de módulo F = 10   N encontra-se aplicada ao bloco, fazendo um ângulo θ com a vertical. O ângulo é tal que sen ⁡ θ = 0,60

e cos ⁡ θ = 0,80 . Considere a aceleração gravitacional de módulo g = 10   m / s 2 .

(a) Faça o diagrama de corpo livre do bloco, desenhando todas as forças que atuam sobre ele.

(b) Calcule o módulo da força normal que a parede exerce sobre o bloco.

(c) O bloco se move? Justique sua resposta.

(d) Calcule os módulos da força de atrito F a t e da aceleração a do bloco.

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Uma caixa está sobre o piso de um elevador subindo e com rapidez decrescente. F representa a força exercida pelo piso do elevador sobre a caixa e P a força da gravidade sobre a caixa. Qual diagrama de corpo livre melhor representa a situação da caixa neste elevador?

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Um homem de 90   k g está em um elevador, que tem aceleração de 1,4   m / s 2 para baixo. A força exercida pelo homem sobre o chão do elevador é aproximadamente:

a) 900   N

b) 130   N

c) 780   N

d) 0   N

e) 1030   N

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Uma pessoa está parada sobre a superfície da Terra. A massa da pessoa é m e a massa da Terra é M . A pessoa salta, atingindo uma altura h acima da Terra. Quando a pessoa estiver nessa altura h , o módulo da força exercida sobre a Terra pela pessoa é:

(a) M g

(b) m g

(c) M 2 g / m

(d) m 2 g / M

(e) zero.

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9 - Um garoto puxa uma caixa de madeira ao longo de um piso horizontal áspero a velocidade constante por meio de uma força   P , como mostrado na figura. No diagrama f é a magnitude da força de atrito, N é a magnitude da força normal e F g é a magnitude da força da gravidade.

Qual das alternativas a seguir deve ser verdadeira?

  1. P = f   e   N = F g
  2. P = f e N > f g
  3. P > f   e   N < F g
  4. P > f e N = F g
  5. Nenhuma das alternativas

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Três blocos de massas m 1 , m 2 e m 3 encontram-se sobrepostos dentro de um elevador que sobe com aceleração de módulo a dirigida para cima, conforme a figura.

Determine qual é o módulo da força normal de contato entre os blocos 2 e 3 .

a) m 1 + m 2 g

b) m 1 + m 2 + m 3 a + g

c) m 2 g

d) m 1 + m 2 a + g

e) m 2 a + g

f) m 1 + m 2 + m 3 g

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Um bloco de peso igual a 50   N encontra-se sobre uma balança no piso de um elevador. Se o elevador sobe com aceleração igual, em módulo, à metade da aceleração da gravidade local, pode-se afirmar que:

a ) A leitura da balança será de 25   N .

b ) A leitura da balança permace inalterada.

c ) A leitura da balança será de 75   N .

d ) A leitura da balança será de 100   N .

e ) A leitura da balança será de 200   N .

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Um corpo escorrega sem atrito sobre um trilho curvo com um trecho final de perfil circular como mostra a figura abaixo. Ao longo de seu movimento o corpo nunca perde o contato com o trilho. Assinale a alternativa que melhor representa as direções da força resultante sobre o corpo nos pontos A, B e C, respectivamente.

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Quais das seguintes figuras melhor representa o diagrama de corpo livre, com as magnitudes relativas corretas, de uma pessoa em um elevador que está subindo com rapidez diminuindo? F f é a força do piso do elevador sobre a pessoa e F g é a força da gravidade exercida pela Terra.

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