Universidade Federal da Bahia – Instituto de Física

Departamento de Física de Terra e do Meio Ambiente

Física Geral e Experimental IE – FIS121 3° lista de exercícios – Leis de Newton

- Se a questão não for literal, considere a aceleração da gravidade como g = 9,81 m/s2

Exercício 1: Um projétil de massa 1,80 x 10-3 kg, movendo-se a 500 m/s, atinge um tronco de arvore e penetra 6,00 cm na madeira antes de parar. (a) Se a aceleração do projétil é constante, encontre a força (orientação inclusive) exercida pela madeira no projétil. (b) Se a mesma força atuasse sobre o projétil, com a mesma velocidade no impacto, mas se ele tivesse a metade da massa, quanto ele penetraria na madeira?

Exercício 2: Se você empurra um bloco cuja massa é m1, sobre um chão sem atrito com uma força horizontal de magnitude F0, o bloco tem uma aceleração de 12 m/s2. Se você empurra um bloco diferente, de massa m2, com uma força horizontal de magnitude F0, sua aceleração é 3,0 m/s2. (a) Que aceleração produzira uma força horizontal de magnitude F0 sobre um bloco de massa m2 – m1? (b) Que aceleração produzirá uma força horizontal de magnitude F0 sobre um bloco de massa m2 + m1?

Exercício 3: Um objeto de 4,0 kg é submetido a duas forças constantes, 𝐹! = 2,0  𝑁 𝚤 − 3,0  𝑁 𝚥 e 𝐹! = 4,0  𝑁 𝚤 − 11,0  𝑁 𝚥. O objeto está em repouso na origem no tempo t = 0. (a) Qual é a aceleração do objeto? (b) Qual é a sua velocidade no tempo t = 3,0 s? (c) Onde está o objeto no tempo t = 3,0 s?

Exercício 4: Para os sistemas das figuras abaixo, encontre as massas e as tensões desconhecidas.

Exercício 5: Uma força horizontal de 100 N empurra um bloco de 12 kg para cima, em um plano inclinado sem atrito que forma um ângulo de 25º com a horizontal. (a) Qual é a força normal que o plano inclinado exerce sobre o bloco? (b) Qual é a magnitude da aceleração do bloco?

Exercício 6: Um bloco de 2,0 kg esta pendurado em uma escala de mola calibrada em Newtons que está presa no teto de um elevador. Qual a leitura da escala quando (a) o elevador está subindo com uma velocidade constante de 30 m/s; (b) o elevador está descendo com uma velocidade constante de 30 m/s; (c) o elevador está subindo a 20 m/s e ganhando velocidade à taxa de 3,0 m/s2? (d) Suponha agora que, de t = 0 até t = 5,0 s, o elevador sobe com uma velocidade constante de 10 m/s. Depois, sua velocidade é reduzida uniformemente até zero, durante os 4,0 s seguintes, de forma que ele esta em repouso em t = 9,0 s. Descreva a leitura de escala durante o intervalo 0 < t < 9,0 s.

Exercício 7: Uma caixa de massa m2 = 3,5 kg está sobre uma estante horizontal sem atrito e presa por fios a caixas de massa m1 = 1,5 kg e m3 = 2,5 kg, como mostra a figura. As duas polias são sem atrito e sem massa. O sistema é largado do repouso. Após a largada, encontre (a) a aceleração de cada uma das caixas e (b) a tensão em cada fio.

Exercício 8: Duas caixas de 100 kg são arrastadas sobre uma superfície horizontal sem atrito com uma aceleração constante de 1,00 m/s2, como mostrado na figura. Cada corda tem uma massa de 1,00 kg. Encontre a magnitude da força 𝐹 e a tensão nas cordas nos pontos A, B e C.

Exercício 9: Durante uma apresentação teatral de Peter Pan, a atriz de 50 kg que representa Peter Pan deve voar verticalmente (descendo). Para acompanhar a música ela deve, a partir do repouso, ser baixada de uma distância de 3,2 m em 2,2 s com aceleração constante. Nos bastidores, uma superfície lisa inclinada de 50º suporta um contrapeso de massa m, como mostrado na figura. Mostre os cálculos que o operador deve fazer para encontrar (a) a massa de contrapeso a ser usada e (b) a tensão no fio.

Exercício 10: Um bloco de 8,0 kg e outro de 10 kg, ligados por uma corda que passa sobre um encaixe sem atrito, deslizam sobre o plano inclinado sem atrito da figura. (a) Encontre a aceleração dos blocos e a tensão na corda. (b) Os dois blocos são substituídos por outros dois, de massa m1 e m2, de forma a não haver aceleração. Informe o que for possível sobre essas duas massas.

Exercício 11: Um bloco de 20 kg, com uma polia presa a ele, desliza ao longo de um trilho sem atrito. Ele está conectado, por um fio sem massa, a um bloco de 5,0 kg, como mostra o arranjo da figura. Encontre (a) a aceleração de cada bloco e (b) a tensão no fio.

Exercício 12: Se uma das massas da máquina de Atwood da figura é 1,2 kg, quanto deve valer a outra massa de forma a que o deslocamento de cada massa, durante o primeiro segundo após a largada, seja 0,30 m? Suponha uma polia sem massa e sem atrito e um fio sem massa.

Respostas:

1) (a) -3750 N; (b) 3,00 cm

2) (a) 4 m/s2; (b) 2,4 m/s2

3) (a) 𝑎 = 1,5!𝑠2

𝚤 − 3,5!𝑠2

𝚥; (b) 𝑣 = 4,5!𝑠𝚤 − 11!

𝑠𝚥; (c) 𝑟 = 6,8  𝑚 𝚤 − 16  𝑚 𝚥

4) (a) T1 = 60 N, T2 = 52 N e m = 5,3 kg; (b) T1 = 46,2 N, T2 = 46,2 N e m = 4,7 kg; (c) T1 = T3 =

34 N, T2 = 58,9 N e m = 3,5 kg

5) (a) 149 N; (b) 3,4 m/s2

6) (a) 19,6 N; (b) 19,6 N; (c) 25,6 N; (d) 19,6 N de 0 a 5 s e 14,6 N de 5 a 9 s

7) (a) 1,3 m/s2 e (b) T1 = 16,7 N e T2 = 21,3 N

8) F = 202 N, TA = 100 N, TB = 101 N e TC = 201 N

9) (a) m = 48 kg; (b) T = 424 N

10) (a) 1,4 m/s2 e T = 61,4 N; (b) !!!!

= 1,19

11) (a) a20 = 2,45 m/s2 e a5 = 4,9 m/s2; (b) T = 25 N

12) 1,06 kg ou 1,36 kg