Leis de Newton
Algumas aplicações das leis de Newton
Equilíbrio
Uma ginasta com massa 50,0 kg está começando a subir em uma
corda presa no teto de uma ginásio. Qual é o peso da ginasta?
Qual a força (módulo e direção) a corda exerce sobre ela? Qual é
a tensão na extremidade superior da corda?
Considere que a massa da corda em si é desprezível.
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A ginasta e a corda estão em equilíbrio, logo podemos aplicar a 1ª leis para ambos oscorpos.Também usaremos a 3ª lei para relacionar as forças que a ginasta e a corda exercementre si.Variáveis alvo: peso da ginasta, força que a corda exerce sobre a ginasta e a tensãoque o teto exerce sobre a extremidade superior da corda.
IDENTIFICAR
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Desenhar a situação e fazer o diagrama do corpo livre.
PREPARAR
T
P
O módulo do peso da ginasta é o produto da sua massa e daaceleração da gravidade.A força de tração tem sempre a mesma direção da corda.E como estão em equilíbrio a tensão é igual ao peso.
EXECUTAR
A corda puxa a ginasta para cima e a ginasta puxa a corda parabaixo.
EquilíbrioUm bloco de massa 70 kg está inicialmente em repouso sobre o
solo, sob a ação de apenas duas forças: o seu peso e força normal
exercida pelo solo. Supondo que g = 9,8 m/s2, a intensidade do
peso é:
Em seguida um menino puxa o bloco o bloco para cima, por meio
de um fio, exercendo uma força de intensidade 30 N. Qual é o
módulo da força norma nessa nova configuração?
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Parado (MRU ou v = 0)Sobe ou desce com aceleração para cima
Sobe ou desce com aceleração para baixo
FR = 0N = P
N > PN – P = m . aN = m (g + a)
N < PP – N = m . a N = m (g – a)
A dinâmica em elevadores
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FR
FR
A dinâmica em elevadoresUma garota de 50 kg está sobre uma balança dentro de umelevador que está inicialmente descendo com velocidadede 10 m/s e a seguir ele atinge o repouso, desacelerando auma taxa de 2 m/s2. Qual é a leitura da balança?
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A balança lê o módulo da força de cima para baixo exercida pela passageira sobre abalança.Pela 3ª lei, essa força tem módulo igual a força normal de baixo para cima, exercidapela balança sobre a passageira.
IDENTIFICAR
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Desenhar a situação e fazer o diagrama do corpo livre.
PREPARAR
Aplicando a 2ª lei de Newton temos:
EXECUTART
P
FR
a
A resposta indica que, enquanto o elevador está parando, a balança empurra apassageira para cima com uma força de 590 N. Pela 3ª lei, ela empurra a balança parabaixo com a mesma força; portanto, a leitura da balança é 590 N, que é 100 N a mais doque seu peso real.A leitura denomina-se peso aparente.
AVALIAR
Movimento horizontal sem atritoDois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 6,0 kg e
8,0 kg, estão inicialmente em repouso sobre uma superfície
horizontal sem atrito. A partir de certo instante aplicamos ao
sistema uma força horizontal F de intensidade 70 N, como ilustra
a figura. Calcule as intensidades:
a) da aceleração do conjunto;
b) da força que A exerce sobre B;
c) da força que B exerce A.
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Movimento horizontal sem atritoO sistema esquematizado ao lado move-se para a direita puxado
pela força horizontal F. O fio é ideal e os corpos A e B têm
massas respectivamente iguais a 6,0 kg e 9,0 kg. Sabendo que a
tração no fio tem intensidade 15 N, calcule:
a) o módulo da aceleração do sistema;
b) o módulo de F.
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Movimento horizontal com atrito(UPE) De acordo com a figura a seguir, uma força 𝐹 de intensidade 20 N é
aplicada sobre um bloco de massa 4 kg.
O coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é 𝜇𝐶 = 0,3, e a velocidade
inicial 𝑣0 do bloco é de 1 m/s para a direita.
Dado g = 10 m/s2.
Considere as seguintes afirmações e verifique se são verdadeiras ou falsas.
a) A força resultante que atua no bloco é de 16 N.
b) A intensidade da força de atrito é de 12 N.
c) A aceleração do bloco é 2 m/s2.
d) Após percorrer 12 m, a velocidade do bloco é de 7 m/s.
e) Após percorrer 12 m, sendo retirada a força de 20 N, o bloco percorrerá 10
m, até parar.
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𝐹
PoliasConsidere dois blocos A e B de massas m = 2,0 kg e M = 3,0 kg,
respectivamente. O bloco A está apoiado numa superfície
horizontal perfeitamente lisa e é ligado, por um fio ideal, ao bloco
B que se move verticalmente. Considere g = 9,80 m/s2. Determine
a intensidade da aceleração dos blocos e a intensidade da força de
tração no fio.
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PoliasUm corpo de massa 12 kg está suspenso
por um sistema de polias e fios, como
mostrado na figura, um homem puxa o
fio com uma força de 18 N. Supondo que
estes elementos são ideais, as polias não
tem peso e não há atrito entre as polias e
os fios e estes são inextensíveis e sem
peso. Pergunta-se: o corpo irá subir ou
descer e com qual aceleração. Adote para
a aceleração da gravidade g=10 m/s2 .
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Plano inclinado
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Plano inclinadoUm corpo de massa m = 10 kg está apoiado num plano inclinado
de 30° em relação à horizontal, sem atrito, e é abandonado no
ponto A, distante 20m do solo. Supondo a aceleração da
gravidade no local de módulo g = 10 m/s2, determinar:
a) a aceleração com que o bloco desce o plano;
b) a intensidade da reação normal sobre o bloco;
c) o tempo gasto pelo bloco para atingir o ponto B;
d) a velocidade com que o bloco atinge o ponto B.
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