Exercícios de Segunda Lei de Newton - Lista de Exercícios Resolvida
Questão 1
A Fig. 5-24 mostra o diagrama de corpo livre de quatro situações nas quais um objeto, visto de cima, é puxado por várias forças em um piso sem atrito. Em quais dessas situações a aceleração do objeto possui:
(a) uma componente ?
(b) uma componente ?
(c) Em cada situação, indique o sentido de indicando um quadrante ou um sentido ao longo de um eixo. (Isso pode ser feito com alguns cálculos mentais.)
Questão 2
Duas forças horizontais e agem sobre um disco de que desliza sem atrito sobre o gelo, no qual foi desenhado um sistema de coordenadas . A força aponta no sentido positivo do eixo e tem módulo de . A força tem um módulo de . A Fig. 5-34 mostra a componente da velocidade do disco em função do tempo . Qual é o ângulo entre as orientações constantes das forças e ?
Questão 3
Uma partícula de se move ao longo de um eixo de acordo com a equação , com em metros e em segundos. Qual é, na notação dos vetores unitários, a força que age sobre a partícula no instante ?
Ver solução completaQuestão 4
Uma partícula de se move ao longo de um eixo sob a ação de uma força variável. A posição da partícula é dada por , com em metros e em segundos. O fator é constante. No instante , a força que age sobre a partícula tem um módulo de e aponta no sentido negativo do eixo x. Qual é o valor de ?
Ver solução completaQuestão 5
Duas forças agem sobre a caixa de vista de cima na Fig.5-31, mas apenas uma é mostrada. Para , e , determine a segunda força (a) em termos dos vetores unitários e como um (b) módulo e (c) um ângulo em relação ao semieixo positivo.
Questão 6
Sobre um corpo, de massa , atuam três forças, , e . Duas delas, mostradas na figura abaixo à esquerda, tem módulos iguais a , mas atuam em direções diferentes. O corpo está inicialmente em repouso sobre uma mesa horizontal sem atrito. Na figura da direita, é mostrado um gráfico da velocidade escalar do corpo em função do tempo, onde cada quadrado na vertical equivale a . Considere e .
No intervalo entre e sabe-se que o copo se desloca em uma trajetória retilínea no sentido positivo do eixo . Neste intervalo de tempo a força é dada por:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
Ver solução completaQuestão 7
Um elétron com penetra horizontalmente em uma região onde está sujeito a uma força vertical constante de . A massa do elétron é . Determine a deflexão vertical sofrida pelo elétron enquanto percorre uma distância horizontal de
Ver solução completaQuestão 8
Um corpo de massa parte do repouso e após sua velocidade é de . Considerando que o corpo foi submetido a uma força externa constante, responda:
Qual é o módulo da força externa?
a)
b)
c)
d)
e)
Ver solução completaQuestão 10
Dois discos de massas e estão ligados por uma mola ideal comprimida sobre uma mesa horizontal lisa. Em um dado instante a força da mola sobre o primeiro disco é e uma força paralela ao plano da mesa está aplicada sobre o segundo disco, como mostra a figura (mesa vista de cima). No instante considerado a aceleração do centro de massa do sistema constituído pelos discos e pela mola é
- ;
- ;
- ;
- ;
- ;
Questão 14
Um objeto sofre um deslocamento sob a ação de uma força constante que aponta para o norte. O trabalho realizado pela força é positivo. Qual das afirmações é necessariamente verdadeira sobre a velocidade média do objeto durante o deslocamento?
(A) A velocidade média é zero.
(B) A velocidade média aponta para o norte.
(C) A velocidade média aponta para o sul.
(D) A velocidade média tem uma componente na direção norte.
(E) A velocidade média tem uma componente na direção sul.
Ver solução completaQuestão 17
Considere o sistema da figura ao lado. A corda e a polia possuem massas desprezíveis, a corda é inextensível e a polia não possui atrito em seu eixo. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco de massa M e o topo da mesa é . Os blocos são liberados a partir do repouso e começam a se acelerar. Dê respostas em termos de e .
2) justifique porque a tensão dos dois lados da corda e nas bordas da polia têm o mesmo valor,
Questão 18
Considere o sistema da figura ao lado. A corda e a polia possuem massas desprezíveis, a corda é inextensível e a polia não possui atrito em seu eixo. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco de massa M e o topo da mesa é . Os blocos são liberados a partir do repouso e começam a se acelerar. Dê respostas em termos de e .
5) a velocidade dos blocos depois de terem se movido uma distância
Questão 19
A figura mostra uma partícula em movimento circular uniforme que se desloca no sentido anti-horário. As setas enumeradas de 1 a 5 representam a direção de vetores associados a grandezas físicas da dinâmica desta partícula (medidas a partir de um referencial inercial em repouso em relação à trajetória da partícula). Dentre as alternativas a abaixo, assinale aquela que associa corretamente as setas às grandezas físicas descritas, quando a partícula está na posição indicada na figura.
(a) Setas 3 e 4 para a força resultante e velocidade, respectivamente.
(b) Setas 1 e 2 para a força resultante e velocidade, respectivamente.
(c) Setas 1 e 4 para a força resultante e aceleração, respectivamente.
(d) Setas 4 e 2 para a força resultante e velocidade, respectivamente.
(e) Setas 4 e 5 para a força resultante e velocidade, respectivamente.
Ver solução completaQuestão 21
A resultante das três únicas forças que agem sobre uma partícula é nula. Assinale a afirmativa correta.
(a) Não é possível três forças se anularem.
(b) As três forças têm necessariamente o mesmo módulo.
(c) O módulo de uma força é necessariamente igual a soma dos módulos das outras duas.
(d) As três forças têm necessariamente a mesma direção
(e) Nenhuma das demais respostas está correta.
Ver solução completaQuestão 22
Um corpo de massa parte do repouso e após sua velocidade é de . Considerando que o corpo foi submetido a uma força externa constante, responda:
Qual é o módulo da força externa?
a)
b)
c)
d)
e)
Ver solução completaQuestão 23
Um bloco de gelo com massa de está inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito. A seguir, um trabalhador aplica uma força horizontal sobre ele. Como resultado, o bloco se move ao longo do eixo de tal modo que sua posição em função do tempo é dada por , onde e .
b) Calcule o módulo de quando .
Ver solução completaQuestão 24
2 – Duas partículas partem da origem, a primeira de massa com velocidade caracterizada por e a segunda, de massa e com velocidade .
As velocidades são relativas ao mesmo observador na origem. Determine:
a) Como o vetor centro de massa do sistema varia com o tempo?
b) em que ponto do espaço estará o centro de massa em ?
c) Neste instante, , qual é o vetor velocidade instantânea do centro de massa do sistema?
d) Qual o vetor força externa que atua sobre este sistema de partículas?
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Um avião sobe com rapidez constante de 240 m/s ao longo de uma linha reta inclinada de 24° em relação à horizontal. Qual das afirmações abaixo é verdadeira a respeito do módulo da força resultante sobre o avião?
A) É igual a zero.
B) É igual ao peso do avião.
C) É igual ao módulo da força de resistência do ar.
D) É menor do que o peso do avião mas é maior que zero.
E) É igual à componente do peso do avião na direção do movimento.
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(Capítulo 5.9 – Exercício 25) Qual é o módulo da força necessária para acelerar um trenó-foguete de até em , partindo do repouso?
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(Cap 5 – Ex 1) Se um corpo padrão de tem uma aceleração de a com o semi-eixo positivo, quais são
(a) a componente e
(b) a componente da força resultante a que o corpo está submetido e
(c) qual é a força resultante em termos dos vetores unitários?
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Um bloco, inicialmente em repouso, se desloca sob ação de uma força de (atuante por 10 segundos) sem força de atrito. Durante a ação dessa força foi adquirida uma aceleração de . Qual é a massa desse bloco?
- 15 kg
- 10 kg
- 25 kg
- 5 kg
- 20 kg
Questão 30
Sobre um corpo de massa atuam simultaneamente as forças , e .
Se no instante o corpo se encontra em repouso, a velocidade do corpo é dada por:
Questão 31
Um ginasta de massa sobe em uma corda vertical que está presa ao teto e cuja massa é desprezível. Quais das alternativas abaixo são verdadeiras?
(I) quando o ginasta se dependura de maneira estática na corda, a única força que age sobre ele é o peso.
(II) quando o ginasta sobe pela corda com velocidade constante, a tensão na corda é maior que o peso.
(III) quando o ginasta sobe de maneira acelerada, a tensão na corda é maior que o peso.
(IV) quando o ginasta desce de maneira acelerada, a tensão na corda é menor que o peso.
(a) I e III.
(b) II apenas.
(c) III e IV.
(d) I apenas.
(e) I e II.
Ver solução completaQuestão 32
O vetor posição (em metros) de uma partícula em função do tempo (em segundos) é dado por:
Se a partícula tem , determine a força resultante agindo sobre ela no instante .
Questão 33
Uma corrente com quatro elos ( cada) é puxada para cima por uma força vertical (assinalada na figura abaixo) de módulo igual a .
Desenhe um diagrama das forças que atuam sobre cada elo.
Escolha um sistema de referência e escreva as forças nesse referencial.
Escreva as leis de Newton para o problema e deduza as equações pertinentes.
Calcule a aceleração da corrente.
Calcule as forças que atuam nos elos.
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Um pintor de está sobre uma plataforma de suspensa por uma roldana ideal (veja a figura abaixo). Puxando a corda ele faz a plataforma subir com aceleração de .
Desenhe o diagrama de forças que atuam no pintor e na plataforma e escolha um sistema de referência.
Escreva as leis de Newton para o pintor e para a plataforma.
Determine cada uma das forças que atuam no pintor.
Determine cada uma das forças que atuam na plataforma.
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Enunciado das questões (Q6) e (Q7).
Um cilindro uniforme de massa e raio está apoiado num eixo horizontal, podendo girar livremente, sem atrito. Uma corda enrolada no cilindro prende um bloco de massa , que pode deslizar sem atrito sobre um plano inclinado de ângulo , como mostra a figura. O sistema é solto, a partir do repouso, quando está a uma altura acima da horizontal.
(Q6) [1,0 ponto] Considerando que a corda não desliza sobre o cilindro, a aceleração de é:
Questão 36
Um carro está fazendo uma curva apoiado em um plano inclinado da forma indicada na figura ao lado, que mostra o plano transversal ao movimento do carro.
- Faça um esboço das forças que atuam no carro no plano transversal ao movimento. Considere que o atrito é desprezível.
- Desprezando o atrito, encontre a velocidade com a qual o carro está fazendo a curva em função da aceleração da gravidade , do raio de curvatura desta curva, , e do ângulo de inclinação da curva, .
- Deste item em diante, considere agora uma situação em que há atrito e o motorista está correndo na velocidade máxima sem escorregar para fora da curva. Esboce as forças envolvidas no plano transversal nesta situação.
- Encontre a velocidade máxima na qual o carro ainda é capaz de fazer a curva sem derrapar em função de , , e o coeficiente de atrito estático .
Questão 37
Enunciado das questões (Q6) e (Q7).
Um cilindro uniforme de massa e raio está apoiado num eixo horizontal, podendo girar livremente, sem atrito. Uma corda enrolada no cilindro prende um bloco de massa , que pode deslizar sem atrito sobre um plano inclinado de ângulo , como mostra a figura. O sistema é solto, a partir do repouso, quando está a uma altura acima da horizontal.
(Q6) [1,0 ponto] A velocidade v com que chega ao plano horizontal é:
Questão 38
Q - Durante o intervalo de tempo de a , uma partícula de massa experimenta uma mudança na sua velocidade de a , respectivamente, como consequência da ação da força resultante constante . Podemos afirmar que o valor do módulo da força , medido em Newtons, que
age na partícula, é:
Ver solução completaQuestão 39
Q - Uma partícula de massa (medida em ) se movimenta sob a ação da força resultante (medida em Newtons). Se em a partícula está localizada em (medido em metros) e tem velocidade (medida em ), determine o módulo do vetor posição da partícula (medido em metros) em um instante (medido em segundos).
Ver solução completaQuestão 40
Um fio ideal tem uma de suas extremidades presa no teto e passa por duas polias também ideais. Uma lata com uma massa está pendurada em uma das polias (por um fio também ideal) e uma força de módulo desconhecido é aplicada por uma pessoa na extremidade livre do fio de maneira que a lata sobe com velocidade constante. A situação está representada na figura ao lado.
(c) Qual o módulo da força ? Só serão consideradas respostas justificadas.
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[Enunciado comum às Questões 5 e 6]
Sobre um corpo, de massa , atuam três forças, , e . Duas delas, mostradas na figura abaixo à esquerda, tem módulos iguais a , mas atuam em direções diferentes. O corpo está inicialmente em repouso sobre uma mesa horizontal sem atrito. Na figura da direita, é mostrado um gráfico da velocidade escalar do corpo em função do tempo, onde cada quadrado na vertical equivale a . Considere e .
[Questão 6]
No intervalo entre e sabe-se que o copo se desloca em uma trajetória retilínea no sentido positivo do eixo . Neste intervalo de tempo a força é dada por:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
Ver solução completaQuestão 42
Considere um sistema formado por uma pessoa e um trenó, com massa total , inicialmente em repouso. A pessoa presa ao trenó puxa uma corda ideal com uma força horizontal, constante e de módulo . A corda passa por uma roldana de massa desprezível e está ligada ao trenó, conforme a figura. Considere que o trenó está sobre uma superfície horizontal cujo atrito é desprezível.
a) Desenhe o diagrama de forças que atuam sobre o sistema pessoa + trenó, enquanto a pessoa está puxando a corda;
b) Calcule o tempo necessário que o sistema leva para percorrer uma distância a partir do repouso.
Questão 43
Três astronautas, impulsionados por mochilas a jato, empurram e guiam um asteroide de para uma base de manutenção, exercendo as forças mostradas na Fig. 5-29, com , , , e . Determine a aceleração do asteroide
(a) em termos dos vetores unitários e como
(b) um módulo e
(c) um ângulo em relação ao semieixo positivo.
Questão 44
Uma partícula, inicialmente está em repouso, passa a estar sob a ação de três forças de mesmo módulo . Duas são perpendiculares entre si e a terceira faz um ângulo com uma delas, conforme mostrado na figura.
Qual a única verdadeira das seguinte afirmativas:
- Essa partícula não permanecerá em repouso.
- A partícula permanecerá em repouso, independente do ângulo e do módulo de , pois as forças se anulam.
- A partícula permanecerá em repouso somente se o ângulo for .
- A partícula pode permanecer em repouso ou não, dependendo do módulo da força .
Questão 45
Na figura abaixo dois blocos estão conectados por um fio que passa por uma polia. A massa do bloco é e o coeficiente de atrito cinético entre e a rampa é . O ângulo da rampa é . O bloco desliza para baixo ao longo da rampa com velocidade constante. Qual é a massa do bloco ?
Questão 46
Dois discos de massas e estão ligados por uma barra rígida de massa sobre uma mesa horizontal lisa. Uma força paralela ao plano da mesa está aplicada sobre o primeiro disco em um certo instante, como mostra a figura (da mesa vista de cima). Nesse instante, a aceleração do centro de massa do sistema constituído pelos discos e pela barra
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
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