Aplicações das leis de newton | Física e Vestibular
A teoria para esses exercícios encontra-se em fisicaevestibular.com.br – Mecânica – nos setores: Primeira Lei de Newton, Segunda Lei de Newton, Terceira Lei de Newton, Tipos de Forças, Peso e Massa, Polias e Roldanas, Aplicações das Leis de Newton para corpos apoiados ou suspensos e Forças no Movimento Circular.
01-(UNIFESP-SP)
Suponha que um comerciante inescrupuloso aumente o valor assinalado pela sua balança, empurrando sorrateiramente o prato para baixo com uma força de módulo F = 5,0 N, na direção e sentido indicados na figura.
Com essa prática, ele consegue fazer com que uma mercadoria de massa 1,5 kg seja medida por essa balança como se tivesse massa de: considere g = 10 m/s2 e sen37o = 0,6
a) 3,0 kg.
b) 2,4 kg.
c) 2,1 kg.
d) 1,8 kg.
e) 1,7 kg.
02-(UFPE-PE)
Um bloco A, de massa igual a 2,0 kg, é colocado sobre um bloco B, de massa igual 4,0 kg, como mostrado na figura.
Sabendo-se que o sistema permanece em repouso sobre uma mesa, calcule a força que a mesa exerce sobre o bloco B, em newtons.
03-(UFSCAR-SP)
O joão-teimoso é um boneco que, deslocado de sua posição de equilíbrio, sempre volta a ficar em pé. Suponha que uma criança segure um joão-teimoso na posição da figura e logo em seguida o solte, sobre uma superfície horizontal.
Assinale a alternativa que melhor representa o esquema das forças que, com exceção das forças de atrito, atuam sobre o joão-teimoso deitado, imediatamente após ser solto pela criança.
04-(UFRJ-RJ)
Uma pessoa idosa, de 68kg, pesa-se com sua bengala apoiada no chão, ao lado da balança, como mostra a figura.
Com a pessoa em repouso a leitura da balança é 650N. Considere g = 10 m/s2.
a) Supondo que a força exercida pela bengala sobre a pessoa seja vertical, calcule o seu módulo e determine o seu sentido.
b) Calcule o módulo da força que a balança exerce sobre a pessoa e determine a sua direção e o seu sentido.
05-(FUVEST-SP)
Uma força de 1newton (1N) tem a ordem de grandeza do peso de:
a) um homem adulto
b) uma criança recém-nascida
c) um litro de leite
d) uma xicrinha cheia de café
e) uma moeda
Durante a cerimônia de formatura, o professor de física, teve seu pensamento absorvido pela pilha
de duas camadas de estojos de diplomas, todos iguais, escorada de ambos os lados, por um copo contendo água.
O professor lembrava que sen 30o = cos 60o = 1/2 e que sen 60 o= cos 30o = √3/2.
Admitindo que cada estojo tivesse o mesmo peso de módulo P, determinou mentalmente a intensidade da força de contato exercida por um estojo da fila superior sobre um da fila inferior, força que, escrita em termos de P, é
a) (√3/6)P
b) (√3/3)P
c) (√3)P
e) P/2
07-(UEG-GO)
Entre os poucos animais que desenvolveram o "pára-quedismo" está o sapo voador de Bornéu – Rhacophorus dulitensis, apresentado na figura a seguir.
Na ilustração, e são, respectivamente, a força de resistência do ar e a força peso.
Considerando que esse animal tenha se atirado do alto de uma árvore em direção ao solo, o seu pára-quedas será utilizado e, durante sua queda,
a) as suas membranas interdigitais nas patas favorecem o aumento da força de resistência do ar, haja vista que elas aumentam a área de contato com o ar.
b) a resultante das forças que atuam sobre ele tenderá a se tornar nula, levando-o, necessariamente, ao repouso no ar.
c) a sua velocidade tenderá a um valor limite, chamada de velocidade terminal, independentemente da resistência do ar.
d) a sua aceleração será nula em todo o percurso, independentemente da resistência do ar.
08-(UFABC)
Um mecânico afirma ao seu assistente que é possível erguer e manter um carro no alto e em equilíbrio estático, usando-se um contrapeso mais leve do que o carro.
A figura mostra, fora de escala, o esquema sugerido pelo mecânico para obter o seu intento.
Considerando as polias e os cabos como ideais e, ainda, os cabos convenientemente presos ao carro para que não haja movimento de rotação, determine a massa mínima do contrapeso e o valor da força que o cabo central exerce sobre o carro, com massa de 700 kg, quando esse se encontra suspenso e em equilíbrio estático.
09-(UNIMONTES-MG)
Um macaco de 10kg sobe por uma corda de massa desprezível, que passa sobre o galho de uma árvore (veja a figura).
A corda pode deslizar, sem atrito, sobre a superfície do galho.
A outra extremidade da corda está presa a uma caixa cuja massa é 15 kg. O menor valor do módulo da aceleração que o macaco deve ter ao subir pela corda, para erguer a caixa, é igual a: Dado: g = 9,8 m/s2.
b) 2,4 m/s2
c) 7,3 m/s2
10-(ITA-SP)
Uma pilha de seis blocos iguais, de mesma massa m, repousa sobre o piso de um elevador, como mostra a figura.
O elevador está subindo em movimento uniformemente retardado com aceleração de módulo a.
O módulo da força que o bloco 3 exerce sobre o bloco 2 é dado por:
a) 3m(g + a)
b) 3m(g – a)
c) 2m(g + a)
d) 2m(g – a)
e) m(2g – a)
11-(PUC-MG)
Muitos carros e transportes modernos estão equipados com um sistema de frenagem intitulado ABS, que evita que o pneu deslize quando os freios forem acionados.
O sistema funciona através de um sensor que verifica, dezenas de vezes por segundo, se a roda "travou", ou seja, parou de girar.
Se isso ocorrer, ele momentaneamente libera aquela roda da ação do freio, para só voltar a aplicá-lo quando a roda retomar seu movimento normal de rotação.
Uma locomotiva puxa uma série de vagões, a partir do repouso.
Qual é a análise correta da situação?
13- (UFSCAR-SP)
O sistema esquematizado compõe-se de um elevador de massa M e um homem de massa m.
O elevador está suspenso por uma corda que passa por uma polia fixa e vem às mãos do operador; a corda e a roldana são supostas ideais.
O operador puxa a corda e sobe com aceleração constante a, juntamente com o elevador.
São supostos conhecidos M, m, a e g. Determine a intensidade da força que traciona a corda.
14-(UNESP-SP)
Uma barra AC homogênea de massa m e comprimento L, colocada numa mesa lisa e horizontal, desliza sem girar sob ação de uma força , também horizontal, aplicada na sua extremidade esquerda.
Mostre que a força com que a fração BC de comprimento (2L/3), atua sobre a fração AB é igual a (- 2 /3).
Alberto (A) desafiou seu colega Cabral (C) para uma competição de cabo de guerra, de uma maneira especial, mostrada na figura.
Alberto segurou no pedaço de corda que passava ao redor da polia enquanto que Cabral segurou no pedaço atado ao centro da polia.
Apesar de mais forte, Cabral não conseguiu puxar Alberto, que lentamente foi arrastando o seu adversário até ganhar o jogo.
Sabendo que a força com que Alberto puxa a corda é de 200 N e que a polia não tem massa nem atritos:
a) especifique a tensão na corda que Alberto está segurando;
b) desenhe as forças que agem sobre a polia, fazendo um diagrama de corpo livre;
c) calcule a força exercida pelo Cabral sobre a corda que ele puxava;
d) considerando que Cabral foi puxado por 2,0 m para frente, indique quanto Alberto andou para trás.
Considere o sistema constituído por três blocos de massas m1, m2 e m3, apoiados um sobre o outro, em repouso sobre uma superfície horizontal, como mostra a figura.
Observe que uma força é aplicada ao bloco de massa m2, conforme a representação.
Entretanto, esta força é incapaz de vencer as forças de fij entre os blocos mi e mj, onde i e j variam de 1 a 3.
Desprezando a resistência do ar, assinale a alternativa que representa todas as forças que atuam no bloco de massa m2, onde os Ni representam as normais que atuam nos blocos e Pi, correspondem aos pesos dos respectivos blocos com i variando de 1 a 3.
17-(UNESP-SP)
Um rebocador puxa duas barcaças pela águas de um lago tranqüilo.
A primeira delas tem massa de 30 toneladas e a segunda, 20 toneladas.
Por uma questão de economia, o cabo de aço I que conecta o rebocador à primeira barcaça suporta, no máximo, 6.105 N, e o cabo II, 8.104 N.
18-(FUVEST-SP)
19-(UERJ-RJ)
A figura abaixo representa o plano inclinado ABFE, inserido em um paralelepípedo retângulo ABCDEFGH de base horizontal, com 6 m de altura CF, 8 m de comprimento BC e 15 m de largura AB, em repouso, apoiado no solo.
Considere o deslocamento em movimento retilíneo de um corpo P1 de M até N e de um corpo P2 de A até F.
– P1 e P2 são corpos idênticos;
– F1 e F2 são, respectivamente, as componentes dos pesos de P1 e P2 ao longo das respectivas trajetórias;
– M e N são, respectivamente, os pontos médios das arestas AB e EF.
Considerando esses dados, a razão F1/F2 equivale a:
20-(UFG-GO)
No sistema representado na figura, as duas molas são iguais, têm 1 m de comprimento e estão relaxadas. Quando o fio é cortado, a esfera de massa 5,1 kg desce 1 m até parar momentaneamente.
Dados: √2=1,41 e g=10m/s2.
Calcule o valor da constante elástica k das molas.
21-(EFB)
A mola helicoidal (figura 1), de constante elástica k=12N/m, foi partida em 3 partes iguais.
Em seguida, essas 3 partes foram associadas em paralelo (figura 2) e em série (figura 3).
As massas das figuras 2 e 3 são iguais e valem 100g.
Adote g = 10m/s2 e determine:
a) a constante elástica de cada parte.
b) o período de oscilação do conjunto quando as três molas estão associadas em paralelo.
c) o período de oscilação do conjunto quando as três molas estão associadas em série.
22-(UFRS-RS)
A figura representa seis pêndulos simples, que estão oscilando num mesmo local.
O pêndulo P executa uma oscilação completa em 2 s.
Qual dos outros pêndulos executa uma oscilação completa em 1 s?
Um pêndulo simples oscila com um período de 2s.
Se cravarmos um pino a uma distância 3L/4 do ponto de suspensão e na vertical que passa por aquele ponto, como mostrado na figura, qual será o novo período do pêndulo?
24-(ITA-SP )
25-(ITA-SP)
Um relógio tem um pêndulo de 35 cm de comprimento.
Para regular seu funcionamento, ele possui uma porca de ajuste que encurta o comprimento do pendulo de 1 mm a cada rotação completa à direita e alonga este comprimento de 1 mm a cada rotação completa à esquerda.
Se o relógio atrasa um minuto por dia, indique o número aproximado de rotações da porca e sua direção necessários para que ele funcione corretamente.
a) 1 rotação à esquerda
b) 1/2 rotação à esquerda
c) 1/2 rotação à direita
d) 1 rotação à direita
e) 1 e 1/2 rotações à direita.
26-(UFJF-MG)
Um caminhão é carregado com duas caixas de madeira, de massas iguais a 500kg, conforme mostra a figura.
O caminhão é então posto em movimento numa estrada reta e plana, acelerando até adquirir uma velocidade de 108km/h e depois é freado até parar, conforme mostra o gráfico. (g = 10 m/s2).
O coeficiente de atrito estático entre as caixas e a carroceria do caminhão é μ=0,1. Qual das figuras abaixo melhor representa a disposição das caixas sobre a carroceria no final do movimento?
27-(ENEM-MEC)
Os freios ABS são uma importante medida de segurança no trânsito, os quais funcionam para impedir o travamento das rodas do carro quando o sistema de freios é acionado, liberando as rodas quando estão no limiar do deslizamento.
Quando as rodas travam, a força de frenagem é governada pelo atrito cinético.
28-(UPE-PE)
Sejam os blocos P e Q de massas m e M, respectivamente, ilustrados na figura.
O coeficiente de atrito estático
entre os blocos é μ, entretanto não existe atrito entre o bloco Q e a superfície A.
A expressão que representa o menor valor do módulo da força horizontal para que o bloco P não caia, é
29-(UFF-RJ)
Um pano de prato retangular, com 60cm de comprimento e constituição homogênea, está em repouso sobre uma mesa, parte sobre sua superfície, horizontal e fina, e parte pendente, como mostra a figura.
Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre a superfície da mesa e o pano é igual a 0,5 e que o pano está na iminência de deslizar, pode-se afirmar que o comprimento L da parte sobre a mesa é:
d) 60cm
30-(ITA-SP)
Para um avião executar uma curva nivelada (sem subir ou descer) e equilibrada, o piloto deve incliná-lo com respeito à horizontal (à maneira de um ciclista em uma curva), de um ângulo α.
Se α = 60°, a velocidade da aeronave é 100 m/s e
a aceleração local da gravidade é 9,5 m/s2, qual é aproximadamente o raio de curvatura?
31-(FUVEST-SP)
Uma estação espacial, construída em forma cilíndrica, foi projetada para contornar a ausência de gravidade no espaço.
A figura mostra, de maneira simplificada, a secção reta dessa estação, que possui dois andares.
Para simular a gravidade, a estação deve girar em torno do seu eixo com certa velocidade angular.
Se o raio externo da estação é R,
32-(UFOP-MG)
Uma estação espacial é projetada como sendo um cilindro de raio r, que gira em seu eixo com velocidade angular constante W, de modo a produzir uma sensação de gravidade de 1g = 9,8 m/s2 nos pés de uma pessoa que está no
Admitindo-se que os seus habitantes têm uma altura média de h = 2 m, qual deve ser o raio mínimo r da estação, de modo que a variação da gravidade sentida entre os pés e a cabeça seja inferior a 1% de g?
33-(UFPE-PE)
Um bloco A de massa igual a 1kg é mantido em repouso, em contato com o teto de um apartamento, sob o efeito de uma força de intensidade F = 20 N como ilustrado na figura.
Sabendo-se que é a força de reação normal à
superfície do teto, é o peso do bloco, e é a força de atrito, qual o diagrama das forças que atuam sobre o bloco A?
34-(UFG-GO)
Nas academias de ginástica, usa-se um aparelho chamado pressão com pernas (leg press), que tem a função de fortalecer a musculatura das pernas.
Este aparelho possui uma parte móvel que desliza sobre um plano inclinado, fazendo um ângulo de 60º com a horizontal.
Uma pessoa, usando o aparelho, empurra a parte móvel de massa igual 100 kg e a faz mover ao longo do plano, com velocidade constante como é mostrado na figura.
Considere o coeficiente de atrito dinâmico entre o plano inclinado e a parte móvel 0,10 e a aceleração gravitacional 10m/s². (Usar sen60º = 0,86 e cos60º = 0,50).
a) Faça o diagrama das forças que estão atuando sobre a parte móvel do aparelho identificando-as.
b) Determine a intensidade da força que pessoa está aplicando sobre a parte móvel do aparelho.
35-(FISICAEVESTIBULAR)
A figura abaixo mostra um carrinho de brinquedo se deslocando com aceleração constante de 6,0 m/s2 numa superfície plana e horizontal.
A esfera E possui massa de 1 kg e não existe atrito entre ela e o plano inclinado no qual ela está apoiada.
Considere sen30o = 0,5, cos30o = 0,87 e g=10m/s2. Considere a esfera E em repouso em relação ao carrinho e determine a intensidade da força horizontal que a parede vertical do carrinho exerce sobre a esfera.
36-(UFV/MG)
Um objeto de massa m repousa sobre um bloco de massa M, que é empurrado contra uma parede por uma força horizontal , conforme mostra a figura.
O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a parede é μ e o módulo da aceleração da gravidade é g.
Estando o sistema em equilíbrio, é CORRETO afirmar que o módulo da força é
37-(UNCISAL-AL)
A aferição da massa de uma pessoa pode ser realizada por meio de uma balança digital de banheiro. Para tanto, é necessário que seja posicionado os dois pés sobre a plataforma da balança e aguardar que entre em equilíbrio, sendo, posteriormente, exibido o valor aferido em um visor de LCD.
No manual, consta a recomendação: " Não utilizar a balança em superfícies inclinadas".
Que erros de medida podem ocorrer se esta recomendação não for atendida?
A) O valor aferido será menor que o valor real, pois a componente do peso na direção paralela à superfície da balança será menor, reduzindo a força de reação da balança.
B) O valor aferido será menor que o valor real, pois a componente da força de reação da balança na direção paralela à sua superfície será reduzida.
C) O valor aferido será maior que o valor real, pois a componente do peso na direção paralela à
superfície da balança será maior, aumentando a força de reação da balança.
D) O valor aferido será menor que o valor real, pois a componente do peso na direção perpendicular à superfície da balança será menor, reduzindo a força de reação da balança.
E) O valor aferido será maior que o valor real, pois a componente da força de reação da balança na direção perpendicular à sua superfície será maior.
38-(UECE-CE)
Dois cubos de mesma densidade e tamanhos diferentes repousam sobre uma mesa horizontal e
mantêm contato entre si por uma de suas faces.
A aresta de um dos cubos mede o dobro da aresta do outro.
Em um dado instante, uma força constante horizontal , é aplicada sobre o cubo menor que, por sua vez, empurra o maior, conforme a figura.
Despreze todos os atritos. A razão entre o módulo de e o módulo da força de contato entre os cubos é
39-(PUC-RJ)
Um pequeno bloco 1 de massa m1 = 1,0 kg está sobre o bloco 2, comprido, de massa m2 = 0,50 kg, como mostrado na figura.
Ambos blocos estão inicialmente em repouso, estando o bloco 1 a uma distância de 1,0 m da extremidade direita do bloco 2.
Uma força horizontal , constante de módulo 13 N, é aplicada ao bloco 1, que começa a se mover.
Há atrito entre as superfícies dos blocos 1 e 2, com coeficiente de atrito cinético μ1 = 0,50.
Observa-se que o bloco 2 também se movimenta. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco 2 e o piso é μ2 = 0,20.