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EE.131 - Física I CINAT-Física 6ª Lista de Exercícios Leis de Newton II 1. Um carregador de supermercado empurra uma caixa com massa de 11,2 kg sobre uma superfície horizontal com uma velocidade constante de 3,50 m/s. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a superfície é 0,20. a) Que força horizontal o trabalhador deve aplicar para manter o movimento? b) Se a força calculada na parte a) for removida, que distância a caixa deslizará até parar? Resp.: a) 22 N; b) 3,1 m 2. Uma caixa de ferramenta de 45,0 kg está em repouso sobre um piso horizontal. Você exerce sobre ela uma força de puxar horizontal que aumenta gradualmente e observa que a caixa só começa a se mover quando a sua força ultrapassa 313 N. A partir daí, você deve reduzir sua força de puxar para 208 N para mantê-la em movimento a uma velocidade regular de 25,0 cm/s. a) Quais são os coeficientes de atrito estático e cinético entre a caixa e o piso? b) Qual a força de puxar você deve exercer para provocar uma aceleração de 1,10 m/s2. c) Suponha que você estivesse realizando a mesma experiência, mas na superfície lunar, onde a aceleração da gravidade é de 1,62 m/s2. i) Qual o módulo de força para iniciar o movimento? ii) Qual seria a aceleração, se fosse mantida a força determinada no item b)? Resp.: a) 0,710 e 0,472; b) 258 N; c) i) 51,8 N e ii) 4,97 m/s2. 3. Duas caixas estão ligadas por uma corda sobre uma superfície horizontal. A caixa A possui massa mA e a caixa B possui massa mB. O coeficiente de atrito cinético entre cada caixa e a superfície é μC. As caixas são empurradas para a direita com velocidade constante por uma força horizontal F. Em termo de mA, de mB e de μC, calcule a) o módulo da força F; b) a tensão na corda que conecta os blocos. Inclua um diagrama do corpo livre ou os diagramas que você usou para achar suas respostas. Resp.: a) μC(mA+mB)g ; b) μCmAg 4. Você verifica que é necessária uma força horizontal de 160 N para deslizar uma caixa ao longo da superfície de um piso plano, a uma velocidade escalar constante. O coeficiente de atrito estático é 0,52 e o coeficiente de atrito cinético é 0,47. Se você colocasse a caixa sobre um carrinho de massa 5,3 kg e com coeficiente de atrito de rolamento 0,018, qual a aceleração horizontal essa força de 160 N forneceria? Resp.: 3,82 m/s2 5. Como indicado na figura, o bloco A (massa de 2,25 kg) está em repouso sobre o topo de uma mesa. Ele é ligado a um bloco B (massa de 1,30 kg) por uma corda horizontal que passa sobre uma polia leve e sem atrito. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco A e o topo da mesa é de 0,450. Depois que os blocos são liberados, ache a) a velocidade de cada bloco depois de terem se movido 3,0 cm; b) a tensão na corda. Inclua um diagrama de corpo livre ou os diagramas que você usou para achar suas respostas. Resp.: a) 0,218 m/s; b) 11,7 N 6. Um engradado grande de massa m está em repouso sobre um piso horizontal. Os coeficientes de atrito entre o piso e o engradado são μC e μS. Uma mulher o empurra para baixo formando um ângulo θ abaixo da horizontal. a) Ache o módulo da força F necessária para manter o engradado se movendo com velocidade constante. b) Se μS for maior que um valor limite, a mulher não conseguirá mover o engradado por mais força que ela faça. Calcule esse valor crítico de μS. Resp.: a) μCmg/(cosθ - μCsenθ); b) μC = 1/tgθ 7. Os blocos A, B e C são dispostos como indicado na Figura abaixo e ligados por cordas de massas desprezíveis. O peso A é de 25 N e o peso B também é 25 N. O coeficiente de atrito cinético entre cada bloco e a superfície é igual a 0,35. O bloco C desce com velocidade constante. a) Desenhe dois diagramas do corpo livre separados mostrando as forças que atuam sobre A e sobre B. b) Ache a tensão na corda que liga o bloco A ao B. c) Qual é peso do bloco C? d) Se a corda que liga o bloco A ao B fosse cortada, qual seria a aceleração do bloco C? Resp.: b) 8,75 N; c) 30,8 N; d) 1,54 m/s2. EE.131 - Física I CINAT-Física 6ª Lista de Exercícios Leis de Newton II 8. Um bloco de massa m1 está sobre um plano inclinado com um ângulo de inclinação α e está ligado por uma corda que passa sobre uma polia pequena a um segundo bloco suspenso de massa m2. O coeficiente de atrito cinético é μC e o coeficiente de atrito estático é μS. a) Ache a massa m2 para o qual o bloco de massa m1 sobre o plano com velocidade constante depois que ele entra em movimento. b) Ache a massa m2 para o qual o bloco de massa m1 desce o plano com velocidade constante depois que ele entra em movimento. c) Para que valores de m2 os blocos permanecem em repouso depois de eles serem libertados a partir do repouso? Resp.: a) m1(senα+μCcosα); b) m1(senα- μCcosα); c) m1(senα- μCcosα) < m2 < m1(senα+μCcosα); 9. a) O bloco A da figura abaixo pesa 60 N. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície sobre a qual ele se apoia é de 0,25. O peso p é igual a 12 N, e o sistema está em equilíbrio. Calcule a força de atrito exercida sobre o bloco A. b) Ache o peso p máximo que permite ao sistema ficar em equilíbrio. 10. Você trabalha em uma empresa de transporte de carga. Sua função é ficar na base de uma rampa de 8,0 m de comprimento, com inclinação de 37° sobre o plano horizontal. Você retira os pacotes de uma correia transportadora e os coloca na rampa. O coeficiente de atrito cinético entre os pacotes e a rampa é 0,30. a) Qual é a velocidade inicial necessária para que um pacote na base da rampa chegue ao topo da rampa com velocidade escalar igual a zero? b) Sua colega deve apanhar os pacotes quando chegam ao todo da rampa, mas ela deixa escapar um, que desliza de volta para baixo. Qual é a velocidade desse pacote, quando ele retorna a você. 11. O bloco A da figura pesa 1,40 N e o bloco B pesa 4,20 N. O coeficiente de atrito cinético entre todas as superfícies é 0,30. Determine o módulo da força horizontal F necessária para arrastar o bloco B para a esquerda com velocidade constante, considerando que A está conectado ao bloco B por meio de uma corda leve e flexível que passa sobre uma polia fixa sem atrito. Resp.: 2,52 N 12. Dois blocos estão conectados por uma corda que passa sobre uma polia fixa sem atrito e repousam sobre planos inclinados. a) Como os blocos devem se mover quando forem soltos a partir do repouso? b) Qual é a aceleração de cada bloco? c) Qual é a tensão na corda? Resp.: b) 0,658 m/s2; c) 424 N. 13. Dois blocos de massas 4 kg e 8 kg estão ligados por um fio e deslizam 30° para baixo de um plano inclinado. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco de 4 kg e o plano é igual a 0,25; e o coeficiente entre o bloco de 8 kg e o plano é igual a 0,35. a) Qual é a aceleração de cada bloco? b) Qual é a tensão na corda? c) O que ocorreria se as posições dos blocos fossem invertidas, isto é, se o bloco de 4 kg estivesse acima do bloco de 8 kg? Resp.: a) 2,21 m/s2; b) 2,27 N; c) os blocos de aproximariam. EE.131 - Física I CINAT-Física 6ª Lista de Exercícios Leis de Newton II 14. Uma bola de boliche de 71,2 N está presa ao teto por uma corda de 3,80 m. A bola é empurrada para um lado e libertada; ela então oscila para frente e para trás, como um pêndulo. Quando a corda passa pela vertical, a velocidade da bola é igual a 4,20 m/s. a) Qual é o módulo, a direção e o sentido da aceleração da bola nesse instante? b) Qual é a tensão na corda nesse instante? Resp.: a) 4,64 m/s2, b) 105 N. 15. Um pequeno carro guiado por controle remoto possui massa de 1,60 kg e se move com velocidade constante
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