UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTASINSTITUTO DE FÍSICA E MATEMÁTICA

DEPARTAMENTO DE FÍSICALista de Exercícios 4

Disciplina: Física Básica 1 PROFESSOR: Álvaro Leonardi Ayala Filho

Perguntas:1’2

1. Na figura 1, uma força horizontal ~F1 de mó-dulo 10N é aplicada a uma caixa que estásobre um piso, mas a caixa não se move.Quando o módulo da foça vertical ~F2 au-menta a partir do zero, as grandezas a se-guir aumentam, diminuem ou permanecemas mesmas: (a) o módulo da força de atritoestático ~fs a que a caixa está submetida; (b)o módulo da força normal ~FN exercida pelopiso sobre a caixa; (c) o valor máximo fs,max

do módulo da força de atrito estático a quea caixa está submetida? (d) A caixa acabaescorregando?

Figura 1: Pergunta 1

2. Em três experimentos, três forças horizontaisdiferentes são aplicadas ao mesmo bloco queestá sobre a mesma bancada. Os módulos dasforças são F1 = 12N , F2 = 8N e F3 = 4N .Em cada experimento o bloco permaneceestacionário, mesmo com a aplicação daforça. Ordene as forças, em ordem de-crescente, de acordo (a) com o módulofsda força de atrito estático que a ban-cada exerce sobre o bloco e (b) com o va-lor máximo fs,max dessa força.

3. Na figura 2, se a caixa está parada e o ânguloθ entre a horizontal e a força ~F aumenta, asgrandezas a seguir aumentam, diminuem oupermanecem com o mesmo valor: (a) Fx; (b)fs; (c) FN ; (d) fs,max? (e) Se, ao contrário, a

caixa está em movimento com v constante eθ aumenta, o módulo da força de atrito a quea caixa está submetida aumenta, diminui oupermanece o mesmo?

Figura 2: Pergunta 3

4. Repita a pergunta 3 para o caso de a força ~Festar orientada para cima e não para baixo,como na figura.

5. Se você pressiona um caixote de maçãs con-tra uma parede com tanta força que o caixotenão escorrega parede abaixo, qual é a orien-tação (a) da força de atrito estático ~fs que aparede exerce sobre o caixote e (b) da forçanormal ~FN que a parede exerce sobre o cai-xote? Se empurra do caixote com mais força,o que acontece (c)com fs (d) com FNe (e)com fs,max?

6. Uma pessoa está andando de roda-gigantepassa pelas seguintes posições: (1) pontomais alto da roda, (2) ponto mais baixo daroda; (3) ponto médio da roda. Se a rodaestá girando com velocidade angular cons-tante, ordene as três posições, em ordem de-crescente, de acordo (a) com o módulo daaceleração centrípeta da pessoa; (b) com omódulo da força centrípeta resultante a quea pessoa está sujeita e (c) com o módulo daforça normal a que a pessoa está sujeita.

Problemas 3

1. Uma cômoda com uma massa de 45kg, in-cluindo as gavetas e as roupas, está em re-

1Lista elabora a partir de modificações e adaptações da lista “Força e Movimento II”, disponibilizada pelo De-partamento de Física da UFPel, e da “lista 6” disponibilizada pelo professor Fernando Simões do DF - IFM - UFPel.

2Referência Capítulo 6, Página 141 do Livro Halliday, Resnick, Walker. Fundamentos da Física Vol. 1, 8°ed. LTC,2008

3Problemas: Capítulo 6, Página 142 do Livro Halliday, Resnick, Walker. Fundamentos da Física Vol. 1, 8°ed. LTC,2008

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pouso sobre o piso. (a) Se o coeficiente deatrito estático entre a cômoda e o piso é0, 45, qual é o módulo da menor força ho-rizontal necessária para fazer a cômodaentrar em movimento? (b) Se as gave-tas e as roupas, com uma massa total de17kg, são removidas antes de empurrar acômoda, qual é o novo módulo mínimo?

2. Uma pessoa empurra horizontalmenteum caixote de 55kg com uma força de220N para deslocá-lo em um piso plano.O coeficiente de atrito cinético é 0, 35. (a)Qual é o módulo da força de atrito? (b)Qual é o módulo da aceleração do cai-xote?

3. Um jogador de beisebol de massa m =79kg, deslizando para chegar à segundabase, é retardado por uma força de atritode módulo 470N . Qual é o coeficientede atrito cinético µk entre o jogador e ochão.

4. O piso de um vagão de trem está carre-gado de caixas soltas cujo coeficiente deatrito estático com o piso é 0, 25. Se otrem está se movendo inicialmente comuma velocidade de 48km/h, qual é a me-nor distância na qual o trem pode ser pa-rado com aceleração constante sem queas caixas deslizem no piso?

5. Um porco brincalhão escorrega em umacerta rampa com um inclinação de 35° eleva o dobro do tempo que levaria se nãohouvesse atrito. Qual é o coeficiente deatrito cinético entre o porco e a rampa?

6. Um bloco de 2, 5kg está inicialmente emrepouso em uma superfície horizontal.Uma força horizontal ~F de módulo 6Ne uma força vertical ~P são aplicadas aobloco (Fig. 3). Os coeficientes de atritoentre o bloco e a superfície são µs = 0, 4 eµk = 0, 25. Determine o módulo da forçade atrito que age sobre o bloco se o mó-dulo de ~P é (a) 8N , (b) 10N e (c) 12N .

Figura 3: Problema 6

7. Um caixote de 68kg é arrastado sobre umpiso, puxado por uma corda inclinada 15°acima da horizontal. (a) Se o coeficientede atrito estático é 0, 5, qual é o valor mí-nimo do módulo da força para que o cai-xote comece a se mover? (b) Se µk =0,35qual é o módulo da aceleração inicial docaixote?

8. Uma força horizontal ~F de 12N empurraum bloco de 5N de peso contra uma pa-rede vertical (figura 4). O coeficiente deatrito estático entre a parede e o blocoé 0, 6 e o coeficiente de atrito cinético é0, 4. Suponha que o bloco não esteja semovendo inicialmente. (a) O bloco vai semover? (b) Qual é a força que a paredeexerce sobro e bloco em termos dos veto-res unitários?

Figura 4: Problema 8

9. O bloco A da figura 5 pesa 102N , e obloco B pesa 32N . Os coeficientes deatrito entre A e a rampa são µs = 0, 56e µk = 0, 25. O ângulo θ é igual a 40°. Su-ponha que o eixo x é paralelo à rampa,com sentido positivo para cima. Em ter-mos dos vetores unitários, qual é a acele-ração de A se A está inicialmente (a) emrepouso, (b) subindo a rampa e (c) des-cendo a rampa? (considere a polia e acorda como ideais.)

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Figura 5: Problema 9

10. Qual é o menor raio de uma curva semcompensação (plana) que permite queum ciclista a 29km/h faça a curva semderrapar se o coeficiente de atrito está-tico entre os pneus e a pista é de 0, 32?

11. Durante uma corrida de trenós nas Olim-píadas de inverno a equipe jamaicana fezuma curva de 7, 6m de raio com uma ve-locidade de 96, 6km/h. Qual foi a suaaceleração em unidades de g?

12. Suponha que o coeficiente de atrito es-tático entre a estrada e os pneus de umcarro é de 0, 6 e que o carro não tem sus-tentação negativa. Que velocidade deixao carro na iminência de derrapar quandoele faz uma curva não-compensada com30, 5m de raio.

13. Um disco de metal de massa m = 1, 5kgdescreve uma circunferência de raio r =20cm sobre uma mesa sem atrito, en-quanto permanece ligado a um cilindrode massa M = 2, 5kg pendurado por umfio que passa por um furo no centro damesa (fig. 6). Que velocidade do discomantem o cilindro em repouso?

Figura 6: Problema 13

Respostas:

Perguntas:

1. (a) a mesma; (b) aumenta; (c) aumenta;(d) não.

2. (a) F1, F2 e F3; (b) todos iguais

3. (a) diminui; (b) diminui; (c) aumenta;(d) aumenta; (e) aumenta

4. (a) diminui; (b) diminui; (c) diminui; (d)diminui; (e) diminui

5. (a) para cima; (b) horizontal a partir domuro; (c) não muda; (d) aumenta; (e)aumenta.

6. (a) todos iguais; (b) todos iguais; (c) 2,3, 1

Problemas:

1. (a) 2, 0× 102N ; (b) 1, 2× 102N

2. (a) 1, 9× 102N ; (b) 0, 56m/s

3. 0,61

4. 36m

5. 0, 53

6. (a)6N ; (b) 3, 6N ; (c) 3, 1N

7. (a) 3, 0× 102N ; (b) 1, 3m/s2

8. (a) não; (b) (−12Ni+ (5, 0N)j

9. (a) 0; (b) (−3, 9m/s)i; (c) (1, 0m/s)i

10. 21m

11. 9, 7g

12. 48km/h

13. 1, 81m/s

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