Caso do elevador

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TAREFÃO Leia o texto a seguir para responder à questão 1.

Um ambiente de microgravidade é aquele no qual o peso aparente de um sistema é pequeno quando comparado com seu peso na superfície da Terra. Pesquisadores usam aparatos de alta tecno-logia para fazer observações de experimentos em condições de microgravidade, criados, por exem-plo, por sistemas em queda livre. Um desses apa-ratos está localizado na cidade de Hokkaido, Ja-pão, onde foi feito um poço que permite a queda livre de um objeto, a partir do repouso, de 490 me-tros em um tempo de 10 segundos. Uma das ob-servações realizadas foi o comportamento da cha-ma de uma vela nessas condições. Acreditava-se que, nesse tipo de ambiente, a chama não se man-teria acesa, pois a falta do movimento de convec-ção vertical por empuxo, responsável pela forma lacrimal da chama como observada cotidianamen-te, impediria o suprimento de oxigênio necessário à combustão. Ao contrário do que se pensava, a chama não se apaga, mas torna-se menos brilhan-te e adquire uma forma aproximadamente esférica.

1. Com base no texto, julgue os itens seguintes.

1 A forma esférica da chama, na ausência de gra-vidade, justifica-se porque os produtos da com-bustão movem-se igualmente em todas as dire-ções.

2 A chama mantém-se acesa em ambientes de microgravidade porque as correntes de convec-ção causadas pelo empuxo existem até em am-bientes de gravidade nula.

3 Considerando que a difusão em um meio gaso-so leva moléculas de regiões de alta concentra-ção para regiões de baixa concentração, con-clui-se que esse mecanismo, aplicado ao oxigê-nio, pode explicar por que a Phama mantém-se acesa em um ambiente de microgravidade.

4 No aparato de Hokkaido, o módulo da acelera-ção gravitacional é menor que 9,78 m/s2.

5 Na Terra, sob a ação usual da gravidade, os produtos quentes criados pela combustão da vela são menos densos que o ar circundante e movem-se para cima. Ao subirem, eles empur-ram a chama da vela, dando-lhe a forma lacri-mal.

2. Dentro de um elevador, uma pessoa de 100 kg encontra-se sobre um dinamômetro, calibrado em newtons, colocado no piso do elevador. Sen-do g = 10 m/s2, determine a indicação do dina-mômetro, supondo que o elevador está descen-do acelerado com: a) a = 3,0 m/s2; b) a = 1,0 m/s2.

3. Um foguete V–2 tem uma massa de 1,5 ⋅ 104 kg. No início de sua ascensão, ele possui uma a-celeração vertical, para cima, de 12 m/s2. Nes-te momento:

a) qual é o valor da resultante das forças que atuam no foguete?

b) qual é o valor do peso do foguete? (Con-sidere g = 10 m/s2.)

c) qual é o valor da força que os gases expe-lidos comunicam ao foguete?

4. Suponha que o elevador esteja descendo com

uma aceleração ar

dirigida para baixo.

a) Mostre que a leitura da balança de mola será F = m (g – a).

b) Baseado na resposta à questão anterior, qual seria a leitura da balança se o cabo do elevador se arreben-tasse? Interprete fisi-camente este resul-tado (veja a figura a seguir).

c) Em que condições poderia ser observada a situação mostrada na figura a seguir?

5. O corpo A representado na figura

tem massa igual a 4,0 kg e está pendurado, por uma corda, ao teto de um elevador que sobe em movimento retardado com aceleração de módulo 1,0 m/s2. Sendo g = 10 m/s2, pode-se a-firmar que a tração na corda é igual a:

a) 40N b) 36 N c) 44 N d) zero e) 42 N

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6. Um dinamômetro calibrado em newtons está preso ao teto de um elevador parado, pendendo verticalmente. Um corpo é pendurado no dina-mômetro e este acusa 400 N. Estando o eleva-dor em movimento, observa-se que o dinamô-metro acusa 300 N.

Sendo g = 10 m/s2, determine:

a) a aceleração do elevador; b) o sentido do movimento, sabendo que ele

é acelerado. 7. O peso de um elevador juntamente com os

passageiros é 6,0 ⋅ 103 N e a intensidade da força de tração no cabo do elevador é 7,8 ⋅ 103 N. Considere g = 10 m/s2.

a) Qual a aceleração do elevador?

b) Qual o sentido do movimento sabendo-se que ele é retardado?

8. (UFMG) Uma pessoa entra num elevador car-

regando uma caixa pendurada por um barban-te frágil, como mostra a figura. O elevador sai do 6º andar e só pára no térreo.

É correto afirmar que o barbante poderá arre-bentar:

a) no momento em que o elevador entrar em movimento, no 6º andar.

b) no momento em que o elevador parar no térreo.

c) quando o elevador estiver em movimento, entre o 5º e o 2º andares.

d) somente numa situação em que o eleva-dor estiver subindo.

9. (UnB) O sistema representado na figura a se-

guir é composto pelos corpos A e B de massas 2M e 3M conectados por um fio que passa por uma roldana presa ao teto de um elevador que sobe com aceleração ga

rr−= . Considerando

que o cabo e a roldana têm massas desprezí-veis, calcule a aceleração do corpo de massa

3M com relação a um sistema de referência inercial, na unidade m/s2. Multiplique a sua resposta por 10 e use a aproximação g = 10 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 es-tá subindo em movimento uniformemente re-tardado com uma 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)

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RESPOSTAS – TAREFÃO 1. C E C E C 2. a) 700 N

b) 900 N 3. a) 1,8 ⋅ 105 N

b) 1,5 ⋅ 105 N c) 3,3 ⋅ 105 N

4. a) P – N ma N = P – ma N = mg – ma N = m(g – a) A balança indica N. b) A pessoa dentro do elevador teria sensa-

ção de ausência de peso. c) Em caso do elevador acelerado para baixo

com aceleração superior a da gravidade. 5. b 6. a) 2,5 m/s2

b) Para baixo 7. a) 3,0 m/s2

b) Para baixo 8. b 9. 60 10. d