FORÇA CENTRÍPETA
a) I b) II c) III d) IV e) V
A força centrípeta tem
sentido voltado para o centro.
02. Determine a força normal em cada
caso abaixo representadas por FA, FB e FC, conforme
os dados da velocidade escalar e da massa em cada item, sabendo que o raio descrito é de 2 m:
a) R = 2 m, mA = 4
kg e VA = 5 m/s
I. FCP = mA.VA2/R
= 4.52/2 = 4.25/2 = 100/2 = 50 N.
II. PA = mA.g
= 4.10 = 40 N.
III. FCP = P + FN → FA
= FCP – P = 50 – 40 = 10N.
b) R = 2 m, mB = 4 kg e VB
= 3 m/s
I. FCP = mB.VB2/R
= 4.32/2 = 4.9/2 = 36/2 = 18 N.
II. PB = mB.g
= 4.10 = 40 N.
III. FCP = P – FN → FB
= P – FCP = 40 – 18 = 22 N.
c) R = 2 m, mC = 4
kg e VC = 3 m/s
I. FCP = mC.VC2/R
= 4.32/2 = 4.9/2 = 36/2 = 18 N.
II. PC = mC.g
= 4.10 = 40 N.
III. FCP = FN
– P → FC
= FCP + P = 18 + 40 = 58 N.
03. Um bloco de massa 5,0 kg descreve
movimento circular e uniforme sobre uma mesa horizontal perfeitamente polida.
Um fio ideal, de 1,0 m de comprimento, prende-o a um prego C, conforme
ilustra o esquema:
Se a força de tração no fio tem
intensidade 125 N, qual a velocidade escalar do bloco, em m/s?
FCP = m.V2/R → 125 = 5.V2/1 → 125 = 5.V2 → V2
= 125/5 → V2 = 25 → V = 5 m/s.
04. Na figura a
seguir, vemos, de cima, um antigo toca-discos apoiado sobre uma mesa
horizontal. Sobre o prato do aparelho, que em operação gira no sentido horário,
foi colocada uma pequena moeda M, que não escorrega em relação à
superfície de apoio.
Qual das setas numeradas de I a V
melhor representa a força centrípeta em M?
a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V.
A força centrípeta tem
sentido voltado para o centro.
05. Igor é um
engenheiro de bordo da nave espacial Vostok II, orbitando a Terra, em uma trajetória circular, a uma altitude de
630 km, com velocidade escalar de 7,0 km/s. Considerando o raio da Terra igual
a 6370 km e sendo a massa de Igor igual 80 kg, a força centrípeta, em Newtons,
que atua em Igor é igual a:
a) 800 b) 630 c) 560 d) 420
I. R = 6370 + 630 = 7000 km = 7 000
000 m = 7.106 m.
II. V = 7 km/s = 7000 m/s = 7.103 m/s.
III. FCP = m.V2/R = 80.(7.103)2/7.106 = 80.49.106/7.106 = 80.7 = 560 N
FORÇA
ELÁSTICA
06. O gráfico ao lado
mostra como varia a intensidade da força de tração aplicada em uma mola em
função da deformação estabelecida:
Determine:
a) a constante elástica da mola (em N/m);
F = k.x →
50 = k.0,2 → k = 50/0,2 = 250 N/m. (x = 20 cm = 0,2 m)
b) a intensidade da força de tração
para a deformação de 5,0 cm.
F = k.x = 250. 0,05 = 12,5
N. (x = 5 cm = 0,05 m)
07. Determine a constante elástica
equivalente em cada caso abaixo:
a)
Analisando a figura temos:
I. KP = 2 + 22 = 24 N/m.
II. KS = 40.60/(40 + 60)
= 2400/100 = 24 N/m.
Assim
teremos:
III. KEQ = 24/2 = 12
N/m.
b)
Analisando a figura temos:
I. KP = 10 + 10 = 20 N/m.
II. KS = 10/2 = 5 N/m.
Assim teremos:
III. KEQ = 20.5/(20 + 5)
= 100/25 = 4 N/m.
08. Na figura abaixo um corpo de massa M1 = 20 kg se encontra
em equilíbrio através de uma mola de constante elástica de 500 N/m. Despreze a
resistência do ar e qualquer forma de atrito e determine a deformação da mola
em m:
FELÁSTICA = P → k.x = m.g → 500.x = 20.10 → x = 200/500
= 0,4 m.
09. Durante os
exercícios de força realizados por um corredor, é usada uma tira de borracha
presa ao seu abdome. Nos arranques, o atleta obtém os seguintes resultados:
Δx representa a elongação da tira.
O máximo de força atingido pelo atleta,
sabendo-se que a constante elástica da
tira é de 300 N/m e que obedece à lei de
hooke, é, em N:
A) 84 B) 65 C) 56 D) 48 E) 27
Fel = K.x
para Fmáx → xmáx,
logo: Fel =
300.0,28 → Fel = 84 N. (x = 28 cm = 0,28 m)
FORÇA DE ATRITO
10. Considere
um cabo-de-guerra sobre um piso liso entre dois rapazes que estão calçando
meias e duas moças calçando sapatos com solas de borracha. Por que as moças
vencem?
Porque a força de atrito a
que estão sujeitas é mais intensa que a força de atrito sobre os rapazes.
11. Para evitar que seus pais, que já são
idosos, não sofram acidentes no piso escorregadio do quintal da casa, Sandra
contratou uma pessoa para fazer ranhuras na superfície desse piso – atitude
ecoprática que não gera entulho, pois torna desnecessária a troca do piso. O
fato de o piso com ranhuras evitar que pessoas escorreguem está ligado ao
conceito físico de:
a)
atrito. b) empuxo. c) pressão. d) viscosidade. e) condutibilidade.
12.
O Grande Prêmio (GP) de Mônaco é o GP mais lento da F1: a média de velocidade
não passa dos 140 km/h. Mas nesse traçado não faltam emoções: como é uma pista
urbana, ao menor cochilo, o piloto pode acabar no guard-rail. Pilotos brasileiros tinham opiniões antagônicas a seu
respeito. Enquanto Nélson Piquet detestava correr ali, afirmando que era como
andar de bicicleta dentro de uma sala apertada, Ayrton Senna venceu 6 vezes nas
ruas do Principado, recorde que permanece até os dias de hoje. Em Mônaco, por se
tratar de um circuito de baixa velocidade, os pilotos optam por aerofólios
muito inclinados, para garantirem uma maior downforce
(força de natureza aerodinâmica, que aponta para baixo, como sugere o termo em
inglês). Marque a opção que representa a melhor explicação física para esta
escolha dos pilotos.
a)
Em circuitos de rua, com velocidades mais baixas, os carros consomem menos
combustível e, portanto, podem andar mais leves. Daí, para compensar o peso
menor, a força aerodinâmica para baixo deve ser aumentada por meio dos
aerofólios inclinados;
b) Em circuitos sinuosos e de baixa velocidade, é preciso que haja
um forte atrito entre os pneus e o solo para que os pilotos consigam fazer as
curvas. Como o atrito é proporcional à normal e esta aumenta quando aumenta a
intensidade das forças para baixo (peso e downforce),
aerofólios mais inclinados devem ser usados nesse tipo de circuito;
c)
Em circuitos de rua, torna-se mais difícil aquecer os pneus até a temperatura
adequada. A baixas velocidades, isto só é possível “empurrando” o carro para
baixo com uma força maior do que seu peso;
d) Em circuitos de
baixa velocidade, pilotos adversários podem se aproveitar facilmente do
“vácuo”, ou seja, da baixa pressão deixada pelo carro que vai à frente. Ao
usarem uma maior inclinação dos aerofólios, particularmente os traseiros,
torna-se mais difícil a aproximação do adversário que vem de trás para tentar a
ultrapassagem.
Com os aerofólios mais inclinados,
a força para baixo exercida é maior, aumentando desta forma a força de contato
e consequentemente o atrito.
13. No urbanismo e na arquitetura, a questão
da acessiblidade tem recebido grande atenção nas últimas décadas, preocupação
que pode ser verificada pela elaboração de normas para regulamentar a
acessibilidade.
A Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT), por meio da norma NBR 9050 elaborada no Comitê Brasileiro de
Acessibilidade, define:
- Acessibilidade: Possibilidade e condição de alcance,
percepção e entendimento para a utilização com segurança e autonomia de
edificações, espaço, mobiliário, equipamento urbano e elementos.
- Rampa: Inclinação da superfície de piso,
longitudinal ao sentido de caminhamento. Consideram-se rampas aquelas com
declividade igual ou superior a 5%.
A figura apresenta
uma rampa com 5% de inclinação, sobre a qual se encontra uma pessoa em pé e
parada. Para facilitar a visualização, o desenho não está apresentado em
escala.
A inclinação das
rampas deve ser calculada segundo a seguinte equação:
Considerando as informações acima
apresentadas, assinale o item correto:
a) Ao subir na rampa percebe que sobre a
pessoa atuam a força peso e a força centrípeta.
b) Devido ao atrito estático que
existe entre a pessoa e a rampa, a pessoa pode caminhar com segurança sobre a
mesma.
c) O coeficiente de atrito mínimo para que a
pessoa não deslize ao caminhar nesta rampa é igual a c/h.
d) Uma rampa com inclinação de 10% apresenta
o dobro da altura de uma rampa de declinação de 5%.
e) Quanto maior a inclinação, menos esforço a
pessoa realiza ao subir.
14. Nas estradas de
mão única, quando não há movimento, é comum observarmos motoristas que se
comportam como o mostrado na Situação 1: procurando seguir as curvas
determinadas pela estrada, enquanto que outros, como o mostrado na Situação 2,
para a mesma estrada, procuram retificar as curvas determinadas pela estrada.
Sobre
as duas situações descritas, a alternativa que melhor aplica os conceitos
físicos a cada uma delas é
a) o motorista da situação 2 sente mais o
efeito da inércia, seu carro precisa de mais força de atrito para trafegar e,
consequentemente, ele gasta mais os pneus.
b) o motorista da situação 2 sente mais o
efeito da inércia, seu carro precisa de mais força de atrito para trafegar e,
consequentemente, ele gasta menos os pneus.
c) o motorista da situação 1 sente menos o
efeito da inércia, seu carro precisa de mais força de atrito para trafegar e,
consequentemente, ele gasta menos os pneus.
d) o motorista da situação 1 sente mais o
efeito da inércia, seu carro precisa de menos força de atrito para trafegar e,
consequentemente, ele gasta menos os pneus.
e) o motorista da
situação 2 sente menos o efeito da inércia, seu carro precisa de menos força de
atrito para trafegar e, consequentemente, ele gasta menos os pneus.
Todo
corpo em repouso tende a permanecer em repouso; todo corpo em movimento tende a
se deslocar em movimento retilíneo e uniforme. É o que afirma a lei da inércia.
Portanto, os efeitos da inércia são sentidos quando o corpo está sofrendo
aceleração. No caso da estrada sinuosa mostrada, há tendência do móvel sair
pela tangente, necessitando de uma resultante centrípeta para realizar a curva.
A intensidade dessa resultante é inversamente proporcional ao raio da curva (FCP = m.V2/R). Então, para sentir menos o efeito da inércia, tenta-se
aumentar o raio da curva, fazendo-a da maneira mais suave, como na situação 2,
diminuindo a resultante centrípeta, provocada pelo atrito nos pneus.
Lembrando que a terceira lei de Newton é a ação-reação e a segunda lei é FR = m.a. A inércia é aplicação da primeira lei.
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