Lista de Exerccios Fsica I: Leis de Newton e Aplicaes.

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1. Apenas duas foras horizontais atuam em um

corpo de 3, 0 kg que pode se mover em um piso

sem atrito. Uma fora de 9, 0N e aponta

para o leste; a outra de 8, 0N e atua a 62o

ao norte do oeste. Qual o mdulo da acele-

rao do corpo? R.: 2, 9m/s2

2. Duas foras agem sobre uma caixa de 2, 0 kg

vista de cima na gura a seguir, mas ape-

nas uma mostrada. Para F1 = 20, 0N ,

a = 12, 0m/s2 e = 30, 0o, determine a se-

gunda fora (a) em termos dos vetores unit-

rios (R.: (32 i + 20, 8 j)N) e como um (b)mdulo (38, 2N) e (c) um ngulo em relao

ao semieixo x positivo. (R.: 147o)

3. Uma partcula de 2, 0 kg se move ao longo

de um eixo x sob a ao de uma fora va-

rivel. A posio da partcula dada por

x(t) = 3 + 4t + ct2 2t3, com x medido emmetros e t medido em segundos. O fator c

uma constante. No instante t = 3, 0 s a fora

que age sobre a partcula tem um mdulo de

36N e aponta no sentido negativo do eixo x.

Qual o valor de c? R.: 9, 0m/s2

4. Uma partcula de 0, 340 kg se move no plano

xy de acordo com as equaes x(t) = 15 +2t 4t3 e y(t) = 25 + 7t 9t2, com x e y me-dido em metros e t medido em segundos. No

instante t = 0, 7 s, quais so (a) o mdulo (R.:

(8, 37N) e (b) o ngulo em relao ao semi-

eixo x positivo (133o) da fora resultante aque est submetida a partcula.

5. Duas foras horizontais

~F1 e ~F2 agem sobre

um disco de 4, 0 kg que desliza sem atrito so-

bre o gelo, no qual foi desenhado um sistema

de coordenadas xy. A fora

~F1 aponta no sen-

tido positivo do eixo x e tem um mdulo de

7, 0N . A fora ~F2 tem um mdulo de 9, 0N .

A gura a seguir mostra a componente hori-

zontal da velocidade do disco em funo do

tempo t. Qual o ngulo entre as orientaes

constantes das foras

~F1 e ~F2. R.: 56o

6. Na gura a seguir, a massa do bloco 8, 5 kg

e o ngulo = 30o. Determine (a) a tenso

na corda (R.: 42N) e (b) a fora normal que

age sobre o bloco. (R.: 72N) (c) Determine o

mdulo da acelerao do bloco se a corda for

cortada. (R.: 4, 9m/s2)

7. Um tren-foguete de 500 kg pode ser acele-

rado por uma fora constante do repouso ate

1600 km/h em 1, 8 s. Qual o mdulo da

fora? R.: 1, 2 105N

8. A velocidade de uma partcula de 3, 0 kg

dada por ~v = (8t i+3t2 j)m/s, com o tempo t

em segundos. No instante em que a fora re-

sultante que age sobre a partcula tem mdulo

de 35, 0N , quais so as orientaes (em rela-

o ao sentido positivo do eixo x ) (a) da fora

resultante (R.: 46, 7o) e (b) do movimento da

partcula? (R.: 28o)

9. Na gura a seguir, um caixote de massa m =

100 kg empurrado por uma fora horizon-

tal

~F que o faz subir uma rampa sem atrito

( = 30o) com velocidade constante. Quais

so os mdulos de (a) de

~F (R.: 566N) e (b)

da fora que a rampa exerce sobre o caixote?

(R.: 1, 13 103N)

10. Um bloco comea a subir um plano incli-

nado sem atrito com uma velocidade inicial

vo = 3, 50m/s. O ngulo do plano inclinado

= 32o. (a) Que distncia vertical o bloco

consegue subir? (R.: 1, 18m) (b) Quanto

tempo o bloco leva para atingir esta altura?

(R.: 0, 674 s) (c) Qual a velocidade do bloco

ao chegar de volta ao ponto de partida? (R.:

3, 50m/s)

11. Uma esfera com massa de 3, 0 104 kg estsuspensa por uma corda. Uma brisa horizon-

tal constante empurra a esfera de tal forma

que a corda faz um ngulo de 37o com a ver-

tical. Determine (a) a fora da brisa sobre

a bola (R.: 2, 2 103N) e (b) a tenso nacorda. (R.: 3, 7 103N)

12. Na gura a seguir, um bloco de massa m =

5, 00 kg puxado ao longo de um piso hori-

zontal sem atrito por uma corda que exerce

uma fora de mdulo F = 12, 0N e ngulo

= 25o. (a) Qual o mdulo da acelerao

do bloco? (R.: 2, 18m/s2) (b) O mdulo da

fora aumentado lentamente. Qual o seu

valor imediatamente antes de o bloco perder

contato com o piso? (R.: 116N) (c) Qual o

mdulo da acelerao do bloco na situao do

item (b)? (R.: 2, 10m/s2)

13. Na gura a seguir, trs blocos conectados so

puxados para a direita sobre uma mesa ho-

rizontal sem atrito por uma fora de mdulo

T3 = 65, 0N . Se m1 = 12, 0 kg, m2 = 24, 0 kg

em3 = 31, 0 kg, calcule (a) o mdulo da acele-

rao do sistema (R.: 0, 970m/s2), (b) a ten-

so T1 (R.: 11, 6N) e (c) a tenso T2. (R.:

34, 9N)

14. Um macaco de 10 kg sobe em uma rvore por

uma corda de massa desprezvel que passa por

um galho sem atrito e est presa na outra

extremidade em uma caixa de 15 kg, inicial-

mente em repouso no solo, conforme a gura

a seguir. (a) Qual o mdulo da menor ace-

lerao que o macaco deve ter para levantar

a caixa do solo? (R.: 4, 9m/s2) Se, aps a

caixa ter sido erguida, o macaco pra de subir

e se agarra corda, quais so (a) o mdulo

(R.: 2, 0m/s2) e (c) a orientao da acelera-

o do macaco (R.: para cima) e (d) a tenso

na corda? (R.: 120N)

15. Um bloco de massa m1 = 3, 70 kg sobre um

plano inclinado, de ngulo = 30o, est preso

por uma corda de massa desprezvel, que passa

por uma polia de massa e atrito desprezveis,

a um outro bloco de massa m2 = 2, 30 kg,

conforme a gura a seguir. Quais so (a) o

mdulo da acelerao (R.: 0, 735m/s2), (b)

a orientao da acelerao do bloco que est

pendurado (R.: para baixo) e (c) a tenso da

corda? (R.: 20, 8N)

16. Um balo de ar quente de massa M desce ver-

ticalmente com uma acelerao para baixo de

mdulo a. Que massa (lastro) deve ser jogada

para fora para que o balo tenha uma acele-

rao para cima de mdulo a? Suponha que

a fora vertical para cima do ar quente sobre

o balo no muda com a perda de massa. R.:

2Ma(a+ g)

17. A gura a seguir mostra trs blocos ligados

por cordas que passam por polias sem atrito.

O bloco B est sobre uma mesa sema atrito;

as massas so ma = 6, 0 kg, mb = 8, 0 kg e

mc = 10, 0 kg. Quando os blocos so liberados

qual a tenso na corda direita? R.: 81, 7N

18. A gura a seguir mostra, em funo do tempo,

a componente Fx da fora que age sobre um

bloco de gelo de 3, 0 kg que pode se deslocar

apenas ao longo do eixo x. Em t = 0 o bloco

est se movendo no sentido positivo do eixo,

com uma velocidade 3, 0m/s. Quais so (a) o

mdulo de sua velocidade (R.: 8, 0m/s) e (b)

o sentido de seu movimento em t = 11 s? R.:

+x

19. Na gura ao lado, uma massa m1 = 1, 0 kg so-

bre um plano inclinado sem atrito est ligada

a outro bloco de massa m2 = 2, 0 kg. A po-

lia tem massa e atrito desprezveis. Uma fora

vertical para cima de mdulo 6, 0N atua sobre

o bloco de massa m2, que tem uma acelerao

para baixo de 5, 5m/s2. Determine (a) a ten-

so na corda (R.: 2, 6N) e (b) o ngulo . R.:

17o

20. A gura ao lado mostra uma caixa m1 =

3, 0 kg sobre um plano inclinado sem atrito de

ngulo 1 = 30o. A caixa est ligada por uma

corda de massa desprezvel a uma outra caixa

m2 = 2, 0 kg situada sobre um plano inclinado

sem atrito de ngulo 2 = 60o. A polia no

tem atrito e sua massa desprezvel. Qual

a tenso na corda? R.: 16N

21. Uma motocicleta e seu piloto de 60 kg acele-

ram a 3, 0m/s2 para subir uma rampa incli-

nada de 10o em relao horizontal. Quais

so os mdulos (a) da fora resultante a que

submetido o piloto e (b) da fora que a mo-

tocicleta exerce sobre o piloto?

22. Na gura ao lado, uma fora de mdulo 12N

aplicada a uma caixa de massa m2 = 1, 0 kg.

A fora dirigida para cima, paralelamente

a um plano inclinado de ngulo = 37o. A

caixa est ligada por uma corda a outra caixa

de massa m1 = 3, 0 kg, situada sobre o piso.

No h qualquer atrito no sistema e a massa

da polia e da corda so desprezveis. Qual a

tenso na corda?