Leis de NewtonAulas síncronas

Física I – UFRJPLE 2020

Mecânica

• O objetivo da Física é descrever a Natureza• Em Física I-A estudaremos a Mecânica• Nos restringiremos à Mecânica Newtoniana (corpos macroscópicos com velocidades muito

menores que a da luz)

• Duas grandes visões• CINEMÁTICA: Descrição do Movimento a partir da posição, velocidade e aceleração da partícula,

sem se preocupar com o que causou o movimento• DINÂMICA: Descrição do movimento a partir das forças que atuam sobre um objeto

Da cinemática já sabemos como, a partir da aceleraçãoe das condições iniciais, descrever o movimento

1. Um carro de massa m1= 1000 kg percorre umaestrada retilínea com velocidade constante v1 = 80 km/h.Ele ultrapassa um caminhão, de massa m2 = 3000 kg quese move a uma velocidade constante de 60 km/h. Em qualdos veículos a força resultante é maior?

a) No carro.b) No caminhão.c) Em ambos os veículos a força resultante é a mesma.

2. Uma Caixa cúbica repousa sobre uma super2cie de gelo, demodo que não haja atrito entre ela e a super2cie. Três garotos tentamempurrar a caixa, cada um por uma face lateral do cubo diferente. Cadaum aplica uma força perpendicular à face, de mesma intensidade F.Qual o módulo da força resultante sobre a Caixa?

a) 3 F

b) Fc) 2 Fd) Fe) Ff) A força resultante é nula

p3

p2

3. Considere um objeto de massa m sobre o qual atuam apenasduas forças constantes de mesmo módulo F, perpendiculares entre si.

3.1) Qual o módulo da aceleração do objeto?a) a = F/m c)a= F /mb) a = 2 F/m d)A aceleração é nula.3.2) Sobre a direção e sentido da aceleração pode-seafirmar quea) Tem a direção de uma das forças individuais.b) É perpendicular a ambas as forças individuais.c) Faz um ângulo de 45º com ambas as forças individuais

p2

a) d) g)

b) e) h)

c) f) i)

4. Um bloco de madeira, desce um planoinclinado de um ângulo a com a horizontal,conforme a figura. Assinale, das abaixo, todasas relações corretas:

~N = ~P

~N = �~P

| ~N | = |~P | | ~N | = |~P | cos↵ | ~N | = |~P |sen↵

~N = ~P sen↵

~N = �~P sen↵

~N = �~P cos↵

~N = ~P cos↵

Considere um bloco de massa m que repousa sobre uma superfíciehorizontal sem atrito e é puxado por uma força de módulo F quefaz um ângulo q com a horizontal, conforme a figura

5.1)Qual o módulo da força normal que atua entre o bloco ea superfície?a) N = mg d) N = F cosq g)N = mg – F cos qb) N = mg cos q e) N = F sen q h)N= mg cos q – Fc) N = mg sen q f) N = mg – Fsenq5.2)Qual o módulo da aceleração do bloco?a) a=F/mb) a=Fcosq/mc) a=Fsenq/m

m

q

~F

Os professores Joaquim (70kg) e Marcello (90kg)estão pendurados através de cordas ao teto,sem se mexer. (Assuma que as cordas têmmassa desprezível e g = 10 m/s2.)

6.1) Qual o módulo da tensão na corda de cima TJ?a) 1600 N c) 900 Nb) 700 N d) a tensão é nula6.2)Qual o módulo da tensão na corda debaixo TM?a) 1600 N c) 900 Nb) 700 N d) a tensão é nula

Joaquim: 70 kg

Marcello: 90 kg

TJ

TM

7. Um bloco de massa M está em repouso sobre um plano inclinadoque faz um ângulo q com a direção horizontal, preso por um fio ideal auma parede verMcal, conforme a figura. Considere que não há atritoentre o bloco e o plano inclinado.

O módulo da tração no fio vale:a) T=Mgb) T=Mgcosqc) T=Mgsenqd) A tração é nula

8. Um bloco de massa M é man/do em repouso, pressionando contrauma parede ver/cal por uma força de módulo F, conforme mostra afigura. Os coeficientes de atrito está/co e ciné/co são,respec/vamente, µe e µc. O que pode-se afirmar sobre a força de atrito

9. Uma caixa de massa m=20 kg está em repouso sobre umasuperfície horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinéticoentre o plano e a caixa valem, respectivamente, µe=0,4 e µc=0,3.Aplica-se uma força horizontal de 100 N sobre a caixa.Considerando g=10 m/s2, a caixa se desloca? Se sim com qualaceleração?a) Nãob) Sim. a=2 m/s2

c) Sim. a=1 m/s2

d) Sim. a=3 m/s2

10. Dois veículos com massa M e 2M estão andando namesma direção com a mesma velocidade. Ambos motoristaspisam no freio ao mesmo tempo e em ambos os veículos asrodas começam a deslizar. Se o coeficiente de atrito cinéticoentre os pneus e o asfalto é o mesmo para os dois veículosqual irá parar primeiro?a) O de maior massab) O de menor massac) Ambos param ao mesmo tempo

11.Uma pessoa puxa um corpo sobre uma superfície rugosa e horizontal com velocidade constante, aplicando uma força de módulo F. O diagrama de forças abaixo mostra as direções das forças que atuam sobre o corpo, onde K é a força de atrito.• Assinale as relações

verdadeiras entre osmódulos das forças

a) F=Kb) N=Pc) F>Kd) N>Pe) N

12. A máquina de Atwood consiste em 2 blocos presos por um mesmo fio ideal que passa por uma roldana ideal (semmassa), que está presa ao teto. Qual a aceleração de cadabloco? Sabe-se que m1>m2.

a) a=gb) a=(m1/m2)gc) a=(m2/m1)gd) a=[(m1-m2)/(m1+m2)]ge) a=[(m1+m2)/(m1-m2)]gf) a=[(m1+m2)/m1]gg) a=[(m1-m2)/m1]g

13. Assinale todas as alternativas verdadeiras

a) Um livro se encontra, em repouso, sobre o solo. A força normal,para cima, é a reação à força peso do livro, para baixo.

b) Um objeto está em queda livre sob a ação apenas da forçapeso. Nesse caso, não há nenhuma reação à força peso.

c) Apesar de, em muitos casos ser uma boa aproximação,referenciais localizados na Terra, a rigor, não são referenciaisinerciais devido aos movimentos de rotação da Terra.

d) De acordo com a Terceira Lei de Newton, as forças de ação ereação devem ser exercidas sobre corpos distintos.

14. Considerando o movimento da Lua que orbita a Terra podemos afirmar que

a) A força que a Lua exerce sobre a Terra tem mesmomódulo do que a que a Terra exerce sobre a Lua

b) A força que a Lua exerce sobre a Terra é menor do quea que a Terra exerce sobre a Lua

c) A força que a Lua exerce sobre a Terra é maior do quea que a Terra exerce sobre a Lua

15. No meio de uma discussão, Diego e Gabriel começam a se empurrar. Eles estão em pé e observa-se que Gabriel fica parado e consegue empurrar Diego para trás. Pode-se afirmar que:

a) Pela terceira Lei de Newton, não é possível que Gabriel consiga empurrar Diego.

b) Gabriel é mais pesado que Diego.c) A força horizontal exercida por Gabriel sobre o chão é

maior do que a que Diego exerce sobre o chão.d) A força que Gabriel exerce sobre Diego é maior que a

que Diego exerce sobre Gabriel.

16. Uma pessoa que tem uma massaM está sobre umabalança, dentro de um elevador, que está subindo.Considerando que o elevador, ao se aproximar doandar de destino, está desacelerando o que pode-seafirmar sobre o massaMa indicada na balança?

a) Ma=Mb) MaM

Sejam 2 blocos de massas MA e MB, em contato, inicialmente emrepouso, em uma superfície horizontal. Não há atrito entre os blocos e asuperfície horizontal. Aplica-se uma força horizontal de módulo F em umdos blocos, empurrando o conjunto.

17.1)Qual a aceleração do bloco de massa MB?a) a=F/MB d)a=MBF/[MA(MA+MB)]b) a=F/MA e) a=MAF/[MB(MA+MB)]c) a=F/(MA+MB) f) a=MBF/[(MA+MB)2]

17.2)Qual o módulo da força que bloco MB faz sobre o de massa MA?a) FBA=F c) FBA=MBF/MA e) FBA=MAF/MBb) FBA=MBF/(MA+MB) d) FBA=MAF/(MA+MB)

~F

O pêndulo cônico consiste em uma parVcula de massa m que gira emmovimento circular uniforme, suspensa por um fio de comprimentopreso a um ponto fixo, de forma que o fio descreve a super2cie de um cone de ângulo de abertura q conforme figura abaixo

18.1) É correto dizer que o módulo da tração no fio será:a) T=mg c)T=mg.senq e)T=mg/senqb) T=mg.cosq d)T=mg/cosq f)T=mg.tanq18.2) É correto dizer que a velocidade se relaciona com a tensão no fio pela relação:a) d) g)b) e)c) f)

`

mv2 = T ` mv2 = T `sen✓mv2 = T `sen2✓

mv2 = T `cos2✓

mv2 = T `cos✓

mv2 = T `tan✓

mv2 = T `/tan✓

Rotor é um brinquedo de parques de diversão em que os voluntários entram em umcilindro oco de raio R que gira rapidamente em torno de um eixo central. Em umdado momento, quando a pessoa possui velocidade de modulo v o piso é removidoe as pessoas ficam suspensas na parede do cilindro sem tocar os pés no chão.

19.1)Marque as forças que atuam na pessoaenquanto ela está girando, após o piso serremovido, indicando a qual das direçõesmarcadas na figura elas correspondem.a) Força de atrito 1 e)Força de atrito 4b) Força de atrito 3 f) Força de atrito 5c) Normal 1 g)Normal 3d) Normal 4 h)Normal 519.2)Qual a relação correta entre os módulos dasforças abaixo?a) Fat=mv2/R c)N-P=mv2/Rb) N=mv2/R d)N-Fat=mv2/R

1

2

3

4

5

2 é a direção da força peso3 aponta para o centro do cilindro4 e 5 são tangentes ao cilindro

20. Um pêndulo simples consiste em uma partícula de massa m presa a um fioinextensível de comprimento e sem massa, que tem uma de suas extremidadespresas a um ponto fixo e descreve um movimento, sob ação da força peso em um plano vertical. Marque todas as alternativas corretas

a) A partícula descreve uma movimento circular uniformeb) A partícula descreve um movimento circular não

uniforme com aceleração devido à componente daforça peso tangente à trajetória

c) A partícula descreve um movimento circular nãouniforme com aceleração devido à componente datração no fio tangente à trajetória

d) Na posição 2, temos que, em módulo, T=mge) Na posição 2 temos que, em módulo, T>mgf) Na posição 2 temos que, em módulo, T