Perguntas

Algumas Forças Especiais A força gravitacional exercida sobre um corpo g

é um tipo especial de atração que um segundo corpo exerce sobre o primeiro. Na maioria das situações apresentadas neste livro, o segundo corpo é a Terra ou outro astro. No caso da Terra, a força é orientada para baixo, em direção ao solo, que é considerado um referencial inercial. Nessas condições, o módulo de

g é

em que m é a massa do corpo e g é o módulo da aceleração em queda livre.

O peso P de um corpo é o módulo da força para cima necessária para

equilibrar a força gravitacional a que o corpo está sujeito. O peso de um corpo está relacionado à massa através da equação

A força normal é a força exercida sobre um corpo pela superfície na qual N

o corpo está apoiado. A força normal é sempre perpendicular à superfície.

A força de atrito é a força exercida sobre um corpo quando o corpo

desliza ou tenta deslizar em uma superfície. A força é sempre paralela à superfície e tem o sentido oposto ao do deslizamento. Em uma superfície ideal, a força de atrito é desprezível.

Quando uma corda está sob tração, cada extremidade da corda exerce uma

força sobre um corpo. A força é orientada na direção da corda, para fora do corpo. No caso de uma corda sem massa (uma corda de massa desprezível), as trações nas duas extremidades da corda têm o mesmo módulo T, mesmo que a corda passe por uma polia sem massa e sem atrito (uma polia de massa desprezível cujo eixo tem um atrito desprezível).

Terceira Lei de Newton Se um corpo C aplica a um corpo B uma força o BC

corpo B aplica ao corpo C uma força tal que CB

BC = – . CB

Perguntas

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1 A Fig. 5-19 mostra diagramas de corpo livre de quatro situações nas quais um objeto, visto de cima, é puxado por várias forças em um piso sem atrito. Em quais dessas situações a aceleração do objeto possui (a) uma componente x e (b) uma componente y? (c) Em cada situação, indique a orientação de citando um quadrante ou um semieixo. (Não há necessidade de usar a calculadora; para encontrar a resposta, basta fazer alguns cálculos de cabeça.)

Figura 5-19 Pergunta 1.

2 Duas forças horizontais, puxam uma banana split no balcão sem atrito de uma lanchonete. Determine, sem usar calculadora, qual dos vetores do

diagrama de corpo livre da Fig. 5-20 representa corretamente (a) e (b) 1

2. Qual é a componente da força resultante (c) ao longo do eixo x e (d) ao

longo do eixo y? Para que quadrante aponta o vetor (e) da força resultante e (f) da aceleração do sorvete?

Figura 5-20 Pergunta 2.

3 Na Fig. 5-21, as forças e são aplicadas a uma caixa que desliza com 1 2

velocidade constante em uma superfície sem atrito. Diminuímos o ângulo θ

sem mudar o módulo de . Para manter a caixa deslizando com velocidade 1

constante, devemos aumentar, diminuir, ou manter inalterado o módulo de

2?

Figura 5-21 Pergunta 3.

4 No instante t = 0, uma força constante começa a atuar em uma pedra que se move no espaço sideral no sentido positivo do eixo x. (a) Para t > 0, quais são possíveis funções x(t) para a posição da pedra: (1) x = 4t − 3, (2) x

= −4t2 + 6t − 3, (3) x = 4t2 + 6t − 3? (b) Para que função tem o sentido contrário ao do movimento inicial da pedra?

5 A Fig. 5-22 mostra vistas superiores de quatro situações nas quais forças atuam sobre um bloco que está em um piso sem atrito. Em que situações é possível, para certos valores dos módulos das forças, que o bloco (a) esteja em repouso e (b) esteja em movimento com velocidade constante?

Figura 5-22 Pergunta 5.

6 A Fig. 5-23 mostra uma caixa em quatro situações nas quais forças horizontais são aplicadas. Ordene as situações de acordo com o módulo da aceleração da caixa, começando pelo maior.

Figura 5-23 Pergunta 6.

7 Kansas City, em 17 de julho de 1981: O hotel Hyatt Regency,

recém-inaugurado, recebe centenas de pessoas, que escutam e dançam sucessos da década de 1940 ao som de uma banda. Muitos se aglomeram nas passarelas que se estendem como pontes por cima do grande saguão. De repente, duas passarelas cedem, caindo sobre a multidão.

As passarelas eram sustentadas por hastes verticais e mantidas no lugar

por porcas atarraxadas nas hastes. No projeto original, seriam usadas apenas duas hastes compridas, presas no teto, que sustentariam as três passarelas

(Fig. 5-24a). Se cada passarela e as pessoas que encontram sobre ela têm massa total M, qual é a massa total sustentada por duas porcas que estão (a) na passarela de baixo e (b) na passarela de cima?

Como não é possível atarraxar uma porca em uma haste a não ser nas extremidades, o projeto foi modificado. Em vez das duas hastes, foram usadas seis, duas presas ao teto e quatro ligando as passarelas, duas a duas

(Fig. 5-24b). Qual é agora a massa total sustentada por duas porcas que estão (c) na passarela de baixo, (d) no lado de cima da passarela de cima e (e) no lado de baixo da passarela de cima? Foi essa modificação do projeto original que causou a tragédia.

Figura 5-24 Pergunta 7.

8 A Fig. 5-25 mostra três gráficos da componente v (t) de uma velocidade e x

três gráficos da componente v (t). Os gráficos não estão em escala. Que y

gráfico de v (t) e que gráfico de v (t) correspondem melhor a cada uma das x y

situações da Pergunta 1 (Fig. 5-19)?

Figura 5-25 Pergunta 8.

9 A Fig. 5-26 mostra um conjunto de quatro blocos sendo puxados por uma força F  ⃗ em um piso sem atrito. Que massa total é acelerada para a direita (a) pela força F  ⃗ (b) pela corda 3 e (c) pela corda 1? (d) Ordene os blocos de acordo com a aceleração, começando pela maior. (e) Ordene as cordas de acordo com a tração, começando pela maior.

Figura 5-26 Pergunta 9.

10 A Fig. 5-27 mostra três blocos sendo empurrados em um piso sem atrito por uma força horizontal . Que massa total é acelerada para a direita (a) pela força , (b) pela força exercida pelo bloco 1 sobre o bloco 2 e (c) 21