Exercícios Capítulo 4 - Alavancas

01-De acordo com a figura a seguir, classifique qual é o tipo de alavanca.

02-(UFRGS) A barra da figura é um corpo rígido de peso desprezível, apoiada no ponto P.

Qual o módulo da força F que mantém a barra em equilíbrio mecânico na posição horizontal?

03- É preciso erguer um peso de 1000kg por meio de uma alavanca; qual deve ser a força resistente (R) , se os braços de alavanca são 1,20m para a força potente (P) e 0,24m para a resistência?

04-Qual o valor da força potente (P) aplicada a esta alavanca interfixa afim de se obter o equilíbrio?

05-(Encceja-Adaptada) A imagem representa uma balança utilizada para a medida da massa de uma fruta. A massa colocada no prato direito da balança é de 100 g e o sistema encontra-se em equilíbrio.

Determine a massa dessa fruta, em grama.

06-Antes da invenção dos canhões e das armas de fogo, as catapultas eram importantes armas de guerra. Uma catapulta era uma máquina simples, usada para lançar projéteis, ou objetos pesados, contra um inimigo, com grande força e a grandes distâncias. Havia diversos tipos de catapultas. O mais básico era feito de um longo braço de madeira com um grande receptáculo na ponta. Um tubo rotatório, chamado sarilho, ficava preso a esse braço. Uma corda era presa a ele e colocada ao redor do sarilho, dando várias voltas. Na base do braço ficava um conjunto de cordas.

Que tipo de máquina simples é uma catapulta? Justifique.

Lista de Apoio PM2 – 1ª Série

Q.1- Um astronauta, utilizando um dinamômetro, determina o peso de um corpo na Terra (fig. I) e na Lua (fig. II), encontrando os valores 4,9 N e 0,80 N, respectivamente. Sendo a aceleração da gravidade na superfície da Terra 9,8 m/s², determine:

 

a) a massa do corpo;

b) a aceleração da gravidade na superfície da Lua.

Q.2 - Um corpo de peso P desliza num plano inclinado perfeitamente liso (superfície sem atrito), que forma um ângulo θ=60° em relação à horizontal. 

 

Dada a aceleração da gravidade g=10m/s².

Determine: 

a) as forças que atuam no bloco;

b) sendo o calculo da aceleração obtida por a=g.senθ ,calcule a aceleração do bloco.

c) a intensidade da força normal que o plano exerce no corpo sendo a massa do blodo de 2kg. 

Q.3 - Um plano inclinado liso e sem atritos apresenta ângulo de 40º em relação ao solo. Sendo a gravidade local de 10 m/s², determine a aceleração adquirida por um corpo posto a deslizar a partir do topo desse plano. (sen40º=0,6)

(cálculo da aceleração a=g.senθ)

Q.4 – Uma rampa AB, inclinada de 37° em relação à horizontal, tem 12 m de comprimento e não oferece atrito para um pequeno corpo de massa 1,0 kg, abandonado, a partir do repouso no ponto A.

 

Adote g=10m/s², cos 37° = 0,80 e sen 37° = 0,60. Determine a aceleração do corpo. (cálculo da aceleração a=g.senθ)

Q.5 – Um nadador, conforme mostrado na figura, imprime uma força com as mãos na água (F1) trazendo-a na direção de seu tórax. A água, por sua vez, imprime uma força no nadador (F2) para que ele se mova para frente durante o nado. COMPLETE as frases abaixo com uma das opções contidas dentro dos parênteses.

 

a) A lei que descreve o caso do nadador acima é a _____________________________Lei de Newton. (Primeira/Segunda/Terceira) 

b) O módulo da força F1 é __________________________________ao módulo da força F2. 

(Igual /Maior/ Menor)

Q.6 - Relacione as três leis de Newton com os respectivos enunciados.

1ª lei de Newton

2ª lei de Newton

3ª lei de Newton

(  ) Determina que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração do corpo.

(  ) Enuncia que a toda ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.

(  ) Indica que um corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante passe a atuar sobre ele.

Q.7 – Observe as fotos abaixo. Quando o papel é rapidamente removido, o corpo não acompanha o movimento do papel e cai dentro do copo. Comente por que isso acontece.

 

Q.8 - Durante uma aula de Física, o professor Robert demonstrou que a mola do seu dinamômetro deformou 0,01 metros quando ele colocou em sua extremidade uma massa de 0,8kg como na figura a seguir. Considerando a gravidade de 10 m/s², determine a constante elástica da mola do dinamômetro.

 

Q.9 – A figura a seguir mostra um carro de F1 (fórmula 1) em uma pista reta e horizontal, bem como todas as forças que atuam sobre ele.

 

Nomeie cada uma das forças indicadas baseando-se no agente responsável pela aplicação de cada uma sobre o carro de F1.

 

Q.10 – Um estudante do ensino médio realizou um experimento com o objetivo de comprovar a Lei de Hooke e determinar a constante elástica de uma mola. O esquema a seguir apresentam as informações obtidas pelo estudante.

 

De acordo com o experimento determine a constante elástica obtida pelo estudante em N/m.

Gabarito:

1-A) m=0,5kg 

B)g=1,6m/s²

2-A) N=Py Px=Fr

B) 

C) N=10N

3-a=6m/s²

4- a=6m/s²

5- A) Terceira  B) Igual

6- (2) ; (3) ; (1)

7- 1ª Lei de Newton

8- k=800N/m

9-

A- Normal
B- Peso

C- Motora 

D-Atrito

10- k=500N/m

Exercícios sobre Torque(Momento de uma força)

01- Uma barra é presa por um parafuso que permite sua rotação em torno do ponto O. Caso uma força de módulo igual a 5 N seja aplicada sobre a barra, determine o momento em cada um dos casos.

2-O pneu de um carro está furado. Para trocá-lo, a chave é acoplada em uma das porcas que prende a roda ao eixo. Aplicando uma força, surge o torque necessário para fazê-la girar, seja para apertar, seja para afrouxar as porcas. Das forças apresentadas, qual delas permite que o esforço seja mínimo?

03-(CEFET – GO-ADAPTADA) Uma pessoa tenta, manualmente, com uma pequena chave de roda, desapertar uma porca que prende a roda de um carro que foi excessivamente apertada por um borracheiro. Depois de várias tentativas sem êxito, ela literalmente sobe sobre a chave de roda, apoiando um de seus pés na extremidade livre da mesma, a 30 cm do eixo da porca (ver figura), e assim, com seu peso perpendicular à barra, consegue seu objetivo. Sabendo-se que a massa da pessoa é 70 kg e pode exercer, com as mãos, uma força perpendicular à barra de, no máximo, 294 N, qual seria o comprimento mínimo de um pedaço de cano, envolvendo completamente a barra-alavanca da chave de roda, que ela poderia utilizar para aumentar o braço desta alavanca e assim resolver o problema manualmente, de maneira mais fácil, segura e com menos esforço? (Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s² e 70 kg como sendo a massa correspondente ao peso mínimo capaz de girar a porca.)

04-A figura mostra o braço de um homem apertando um parafuso com uma chave de boca de 0,20m de comprimento. Para dar o aperto final, fazendo a porca girar em torno do eixo que passa por seu centro, é necessário um momento de 100N.m em relação ao eixo. Estando a ferramenta na horizontal, determine o valor mínimo do módulo da força vertical que o homem precisa exercer na extremidade da chave.

05-Para se conseguir girar a porca no parafuso, na situação esquematizada na figura, é necessário aplicar a extremidade A da chave, uma força F de módulo, no mínimo, igual a 20N. Determine o momento dessa força.

06-A figura representa a força aplicada na vertical, sobre uma chave de boca, por um motorista de caminhão tentando desatarraxar uma das porcas que fixa uma roda. O ponto de aplicação da força dista 15 cm do centro da porca e o módulo da força máxima aplicada é F = 400 N. Nesta situação, suponha que o motorista está próximo de conseguir desatarraxar a porca.

Em seguida, o motorista acopla uma extensão à chave de boca, de forma que o novo ponto de aplicação da força dista 75 cm do centro da porca. Calcule o novo valor do módulo da força, F’, em newtons, necessário para que o motorista novamente esteja próximo de desatarraxar a porca. 

OBJETIVO: Verificar experimentalmente a relação entre a força de atrito estático para um par de superfícies e a força de reação normal do apoio.

Material Utilizado

- 1 bloco com gancho.

- 1 dinamômetro.

Procedimentos Experimentais

1. Ajustar o dinamômetro para medidas na vertical e determinar o peso do bloco. (Anote este valor)

2. Prender o dinamômetro ao bloco com a superfície de acrílico voltada para baixo.

3. Manter o dinamômetro sempre paralelo à superfície da mesa conforme mostra a figura.

4. Através do dinamômetro, puxar com cuidado e vagarosamente o bloco até que ele esteja na iminência de entrar em movimento. Ao mesmo tempo em que se realiza este procedimento deve-se observar atentamente a indicação do dinamômetro.

5. Repetir o procedimento pelo menos três vezes e anotar na tabela o valor médio das forças observadas no dinamômetro.

6. Repetir os procedimentos anteriores com a superfície da Lixa de Madeira e o tecido de cortiça.

7. Realizar os procedimentos de medida da força de atrito para os valores sugeridos e completar a tabela.

Análise dos Resultados e Conclusões 

A) Segundo as Leis da Mecânica de Newton um corpo em repouso assim permanecerá a menos que uma força resultante externa não nula venha a atuar sobre ele. Justifique o fato de as forças externas iniciais, abaixo de um limite, não terem conseguido movimentar o bloco. 

B) Qual a sua explicação para justificar uma resultante externa nula no intervalo em que a força aplicada não foi capaz de mover o bloco? 

C) Determine o valor da força normal N que atua sobre corpo de prova utilizado. 

D) Determine o valor aproximado da força de atrito estático fe máxima entre as superfícies (Acrílico, cortiça e Lixa de Madeira) do bloco e da mesa. 

E) Determine os coeficientes de atrito estático µe nos dois casos (calcule as médias aritméticas das Relações Fae/N das superfícies).

F) Confeccionar um gráfico da intensidade da força de atrito em função da intensidade da força normal (Fae versus N). 

Exercícios sobre os capítulos 5,6 e 9. Lista 2

Q1- Um móvel parte do repouso e após 4 segundos atinge uma velocidade de 40m/s. Determine:

A) aceleração;

B) a distância percorrida em t=4s.

 

Q2- O gráfico a seguir apresenta o movimento de um móvel.

Determine:

A) a aceleração do móvel entre 0 e 4s e entre 4 e 10s.

B) distancia total percorrida.

 

Q3- De acordo com o gráfico, determine:

A) qual é o tipo de movimento dos móveis;

B) a aceleração dos móveis;

C) a distância percorrida por ambos em t=6s;

D) existe diferença na distância percorrida? Calcule se existir.

 

Q4. Um corpo em queda livre é abandonado de uma altura de 5 metros. Determine: (g=10m/s²)

A) a velocidade em que ele atinge o solo;

B) o tempo de queda.

 05- Complete a frase a seguir: Todo corpo tende a permanecer em __________ ou em movimento retilíneo e __________, caso a força __________ sobre esse corpo seja igual a _________.

06- Dois corpos A e B de massas iguais a mA = 2 kg e mB = 4 kg estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. O fio que liga A a B é ideal, isto é, de massa desprezível e inextensível. A força horizontal F tem intensidade igual a 12 N, constante.

Determine:

a) a aceleração do sistema;

b) a intensidade da força de tração do fio.

07- Dois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 6 kg e 10 kg, estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. Uma força horizontal F, de intensidade constante F =250 N, é aplicada no bloco A. 

Determine:

a) a aceleração adquirida pelo conjunto;

b) a intensidade da força que A aplica em B.

08- Um carro de 1600 kg se move com uma velocidade de 72 km/h quando se depara com um caminhão trafegando com menor velocidade. Com a intenção de ultrapassá-lo, o motorista aumenta sua velocidade para 108 km/h, acelerando uniformemente durante 10 segundos. Qual é a força resultante que atua sobre o carro que o permite alterar sua velocidade? Despreze forças dissipativas.

09-Uma força horizontal de intensidade F = 10 N é aplicada no bloco A, de 6 kg, o qual está apoiado em um segundo bloco B, de 4 kg. Os blocos deslizam sobre um plano horizontal sem atrito.

Determine:

a) a aceleração do conjunto;

b) a intensidade da força que um bloco exerce no outro;

10- Um veículo A  passa por um ponto a uma velocidade constante acima do permitido no local. Pouco tempo depois, um  carro de policia em um veículo B parte em perseguição do veículo A. Considere os movimentos dos veículos são descritos no gráfico a seguir.

Adotando o instante em que o policial visualiza o veículo A como sendo o inicial em relação as  posições dos veículos e utilizando as informações do gráfico, calcule:

a) a distância que separa o veículo B de A no instante t = 20,0 s.

b) o instante em que o veículo B alcança A.

11-

Fernando Gonsalez, http:niquelnausea.terra.com.br

O telhado em que o gato da tirinha se encontra está a uma altura de 3,2 m. Calcule a velocidade em que o felino chegará ao solo. Adote que a aceleração da gravidade g vale 10 m/s² e despreze a resistência do ar. Determine a velocidade ao atingir o solo.

12-Uma gota de água de chuva forma-se a uma altura da ordem de 2,0 km do solo. Considere desprezível a resistência do ar, determine:

 

Disponível em: http://www.ultracoloringpages.com/pt/p/nuvem-desenho-para-colorir/b49ec18234639ba71633122e2ab3dc1b<Acesso em 01 de abril de 2019>.

A) a velocidade em que a gota chega ao solo em m/s e em km/h. 

B) o tempo em que a gota atinge o solo.

13-Nos parques aquáticos o toboágua é geralmente uma das principais atrações. Um estudante ao descer de um toboágua, estima que a velocidade que atinge sua parte mais baixa é da ordem de 30 m/s. 

 

Disponível em:http://radioaldeiadasaguas.com.br/noticia/147166/kilimanjaro-eleito-novamente-o-maior-toboagua-do-mundo-pelo-guinness-book<Acesso em 01 março 2019>.

Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s² e desprezando os atritos, determine a altura máxima do tobo água.

14-Um motorista trafegando em uma rodovia a 72 km/h aciona o freio a 200 m de um sinal que estava fechado, sabendo que o freio provoca uma desaceleração de 2 m/s², responda, quantos segundos o carro leva para parar totalmente? 

15-Uma partícula, inicialmente a 2 m/s, é acelerada uniformemente e, após percorrer 8 m, alcança a velocidade de 6 m/s. Nessas condições, DETERMINE a sua aceleração, em metros por segundo ao quadrado.

Gabarito:

01- A) a=10m/² B)S=80m

02- A) 0 e 4s -->a=20m/s² de 4 a 10s a=0 (movimento uniforme - V(constante)

B) S=640m

03- A) A-Movimento Uniforme B-Movimento Acelerado.

B)A-a=8,3m/s²  B-a=0

C)A-150m B-300m

D)150m

04-

05-

06-

07-

08-

Exercícios sobre os Cap´s 5,6 e 9

01-Um objeto é lançado verticalmente para cima com uma velocidade inicial de 20 m/s. Desconsiderando a resistência do ar, determine a altura máxima atingida pelo objeto? (Considere g = 10 m/s²)

02-Explique o significado do gráfico de velocidade versus tempo para um movimento uniformemente variado. O que indica uma reta inclinada positivamente? E uma reta inclinada negativamente?

03-Abandona-se uma pedra do alto de um edifício e esta atinge o solo 4 s depois. Adote g = 10 m/s² e

despreze a resistência do ar. Determine:

a) a altura do edifício;

b) o módulo da velocidade da pedra quando atinge o solo.

04-É dado o gráfico da velocidade escalar de um móvel em função do tempo. Determine:

a) a aceleração escalar do movimento; b) a variação do espaço entre 0 e 4 s.

05-Dois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 2 kg e 3 kg, estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. Uma força horizontal F, de intensidade constante F =10 N, é aplicada no

bloco A.

Determine:

a) a aceleração adquirida pelo conjunto;

b) a intensidade da força que A aplica em B.

06-Dois corpos A e B de massas iguais a mA = 2 kg e mB = 4 kg estão apoiados numa superfície horizontal

perfeitamente lisa. O fio que liga A a B é ideal, isto é, de massa desprezível e inextensível.

A força horizontal F tem intensidade igual a 12 N, constante.

Determine:

a) a aceleração do sistema;

b) a intensidade da força de tração do fio.

07-(UNESP-SP) Um veículo A passa por um posto policial a uma velocidade constante acima do permitido no local. Pouco tempo depois, um policial em um veículo B parte em perseguição do veículo A. Os movimentos dos veículos são descritos nos gráficos da figura.

Tomando o posto policial como referência para estabelecer as posições dos veíc

 Tomando o posto policial como referência para estabelecer as posições dos veículos e utilizando as informações do gráfico, calcule:

a) a distância que separa o veículo B de A no instante t = 15,0 s.

b) o instante em que o veículo B alcança A.

 

08- O gráfico a seguir reprsenta o movimento de um objeto.

Determine:

A) a aceleração do móvel;

B) a distância por ele percorrida.

09-De acordo com o gráfico a seguir calcule a distância percorrida no período de 6 s.

10-Um nadador, conforme mostrado na figura, imprime uma força com as mãos na água (F1) trazendo-a na direção de seu tórax. A água, por sua vez, imprime uma força no nadador (F2) para que ele se mova para frente durante o nado. COMPLETE as frases abaixo com uma das opções contidas dentro dos parênteses.

 

a) A lei que descreve o caso do nadador acima é a _____________________________Lei de Newton. (Primeira/Segunda/Terceira) 

b) O módulo da força F1 é __________________________________ao módulo da força F2. 

(Igual /Maior/ Menor)

11-O gráfico ao lado fornece a velocidade de um corpo no decorrer do tempo.

a) Qual a aceleração do corpo ?

b) a distância percorrida nos 4 segundos.

Gabarito: 01-20m 02- Inclinação positiva - Movimento Acelerado Inclinação negativa- Movimento Retardado 03-80m e 40m/s 04- a) 4 m/s²; b) 32 m 05-a) 2 m/s²; b) 6 N 06-a) 2 m/s²; b) 4 N 07- A)250m e B)t=40s 08- A)2m/² e B)100m 09-d=12m 10- Terceira Lei de Newton - F1=F2 11-a) a=3,5 m/s² b) d=52m