Exercícios de Força Peso e Força Normal - Lista de Exercícios Resolvida

A figura abaixo representa dois blocos e , de massa e , respectivamente, em contato e apoiados sobre uma superfície lisa sem atrito. Uma força é aplicada ao bloco empurrando todo o conjunto. Assinale a alternativa que contém a magnitude (módulo) das forças de contato exercidas pelo bloco 1 sobre o bloco 2 e pelo bloco sobre o bloco .

(a) e .

(b) e .

(c) e .

(d) e .

(e) e

Uma força igual a (N) atua sobre o bloco , como mostrado na figura abaixo, fazendo com que os blocos , e se desloquem sobre uma superfície horizontal sem atrito. Considere que as massas dos blocos são , e , respectivamente. Encontre o vetor força que o bloco exerce sobre o bloco .

a)

b)

c)

d)

Um homem de está em um elevador, que tem aceleração de para baixo. A força exercida pelo homem sobre o chão do elevador é aproximadamente:

a)

b)

c)

d)

e)

Uma pessoa de está de pé sobre uma balança de mola presa ao chão de um elevador. Quando o elevador inicia a subida, ele acelera para cima a durante , e ao chegar ao andar desejado ele desacelera à mesma taxa. A escala da balança mostra os seguintes valores na partida, durante a viagem, e na chegada, respectivamente:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e

Uma corrente com quatro elos ( cada) é puxada para cima por uma força vertical (assinalada na figura abaixo) de módulo igual a .

Desenhe um diagrama das forças que atuam sobre cada elo.

Escolha um sistema de referência e escreva as forças nesse referencial.

Escreva as leis de Newton para o problema e deduza as equações pertinentes.

Calcule a aceleração da corrente.

Calcule as forças que atuam nos elos.

Considere .

Um bloco de massa , é colocado sobre uma mesa 1 de massa . Este conjunto (mesa 1 e bloco ) é então colocado sobre a mesa 2 de massa . Por fim todo o novo conjunto (mesa 1, mesa 2 e bloco) é colocado dentro de um elevador em repouso como mostra a figura. Despreze a resistência do ar e o atrito entre os corpos.

a) Desenhe o diagrama de corpo livre para mesa 1, mesa 2 e bloco, para o caso estático.

b) O elevador sobe com aceleração . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

c) O elevador desce com aceleração . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

Na Fig. 5-46, um bloco de massa é puxado ao longo de um piso horizontal sem atrito por uma corda que exerce uma força de módulo e ângulo . (a) Qual é o módulo da aceleração do bloco? (b) O módulo da força é aumentado lentamente. Qual é o seu valor imediatamente antes de o bloco perder contato com o piso? (c) Qual é o módulo da aceleração do bloco na situação do item (b)?

Uma pessoa pula para cima do modo tradicional, flexionando os joelhos e os esticando rapidamente. Durante o pulo, enquanto ainda há contato entre os pés da pessoa e o chão, podemos afirmar que:

1. A 3ª lei de Newton momentaneamente perde a validade, uma vez que a força Normal exercida pelo chão é maior que a força Peso.
2. A 3ª lei de Newton não se aplica a este caso, uma vez que o movimento da pessoa é acelerado.
3. A força Peso e a força Normal exercida pelo chão formam um par de ação e reação.
4. Não há uma reação à força Normal exercida pelo chão, por isso a pessoa consegue saltar.
5. Nenhuma das anteriores.

Em uma balança dentro de um elevador em movimento vertical é colocado um bloco de massa e a balança indica sobre seu prato uma força vertical de módulo exercida pelo bloco. Em relação a sistema de eixos , fixo na Terra, com vertical orientado para cima a aceleração do elevador é dada por uma componente igual a

1. ;
2. ;
3. ;
4. ;
5. Todas as opções acima estão erradas.

A figura mostra dois blocos, 1 e 2, de massas e , respectivamente, em contato sobre uma mesa horizontal sem atrito. O movimento é unidimensional. Se é a força com que o bloco de massa é empurrado, é a força com que o bloco 2 empurra o bloco 1, a razão entre os módulos é

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Considere .

Um bloco de massa , é colocado sobre uma mesa 1 de massa . Este conjunto (mesa 1 e bloco ) é então colocado sobre a mesa 2 de massa . Por fim todo o novo conjunto (mesa 1, mesa 2 e bloco) é colocado dentro de um elevador em repouso como mostra a figura. Despreze a resistência do ar e o atrito entre os corpos.

a) Desenhe o diagrama de corpo livre para mesa 1, mesa 2 e bloco, para o caso estático.

b) O elevador sobe com aceleração . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

c) O elevador desce com aceleração . Determine o módulo da força normal realizada pela mesa 1 sobre a mesa 2. Considere apenas um par de forças normais entre as mesas 1 e 2.

Você está de pé em uma balança de mola, dentro de um elevador. O peso indicado pela balança é maior quando o elevador.

1. Está descendo com velocidade crescente.
2. Está descendo com velocidade decrescente.
3. Está parado.
4. Está subindo com velocidade decrescente.
5. Está subindo com velocidade constante.

Uma caixa está em um elevador de Campinas que tem aceleração de 2,0 m/s2 para cima. Se a massa da carga é 180 kg qual é a força exercida pela carga sobre o chão do elevador?

5. Nenhuma destas.

Uma pessoa de está de pé sobre uma balança de mola presa ao chão de um elevador. Quando o elevador inicia a subida, ele acelera para cima a durante , e ao chegar ao andar desejado ele desacelera à mesma taxa. A escala da balança mostra os seguintes valores na partida, durante a viagem, e na chegada, respectivamente:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e

Utilize o para madeira com valor de .

Uma menina de massa está sobre uma balança de mola dentro de um elevador que está descendo com a celeração constante de móduclo igual a . Qual é a leitura da balança em newtons? Use .

Dois blocos (A e B) estão em contacto sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força constante de é aplicada ao bloco A, como mostrado na figura 3. O módulo da forca que A exerce sobre B é:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma pessoa com massa m = 80,0 kg encontra-se sobre uma balança colocada no piso de um elevador que está descendo. Sabendo-se que a aceleração do elevador é de 1,20 , verticalmente para cima, qual o peso aparente da pessoa mostrado no leitor da balança? Use g = 9,80 .

(A) 784 N

(B) 96,0 N

(C) 688 N

(D) 880 N

(E) 980 N

Três blocos de massas , e encontram-se sobrepostos dentro de um elevador que sobe com aceleração de módulo dirigida para cima, conforme a figura.

Determine qual é o módulo da força normal de contato entre os blocos e .

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Em uma balança dentro de um elevador em movimento vertical é colocado um bloco de massa e a balança indica sobre seu prato uma força vertical de módulo exercida pelo bloco. Em relação a sistema de eixos , fixo na Terra, com vertical orientado para cima a aceleração do elevador é dada por uma componente igual a

1. ;
2. ;
3. ;
4. ;
5. Todas as opções acima estão erradas.

O peso aparente de uma pessoa dentro de um elevador é maior do que quando o elevador:

(a) desce com velocidade constante.

(b) sobe com velocidade constante.

(c) sobe com rapidez crescente.

(d) desce com rapidez crescente.

(e) desce em queda livre.

Parte II - Na figura abaixo um carro se desloca com velocidade de módulo constante ao longo de toda a trajetória sobre uma elevação circular de raio e em seguida em um vale circular com raio . Sabendo que na parte inferior do vale a força normal do assento sobre o motorista vale , determine a força normal experimentada pelo motorista ao passar pelo ponto mais alto da elevação. O peso do motorista é .

Uma menina se encontra de pé sobre uma balança presa ao chão de um elevador. A escala da balança mostra o menor valor quando o elevador:

Obs.: a opção foi removida para evitar que tenham duas opções corretas.

a) se move para cima com velocidade crescente em módulo.

c) permanece parado.

d) se move para baixo com velocidade crescente em módulo.

e) nenhuma destas.

Um corpo de massa , inicialmente em repouso no instante inicial , é submetido a uma força dependente do tempo , onde é uma constante positiva e é um vetor unitário que faz um ângulo fixo com o eixo horizontal, conforme mostrado na figura abaixo. O coeficiente de atrito estático entre o corpo e a superfície é enquanto o coeficiente de atrito dinâmico (cinético) é .

(a) Faça um diagrama das forças que atuam no corpo no instante inicial e escreva tais forças num sistema de coordenadas apropriado.

(b) Encontre quanto tempo leva para a corpo começar a se movimentar e também o tempo que leva para o corpo “perder” contato com o solo.

(c) Encontre o vetor posição e o vetor velocidade do corpo no instante em que o mesmo perde contato com o solo. Deixe sua resposta em termos de e e demais quantidades fornecidas no enunciado.

Sejam 3 blocos colocados em um plano horizontal sem atrito. Suas massas são , e . Um força é aplicada sobre o bloco , como na figura 1. Em todos os itens a seguir desconsidere todos os tipos de atrito. Considere .

a) Faça o diagrama de forças para cada um dos blocos. Calcule a aceleração de cada bloco (figura 1).

b) Calcule as forças entre cada bloco (figura 1).

c) Alterne a ordem dos blocos e (figura 2) e calcule o valor de todas as forças entre os blocos na nova situação.

d) Na situação exata da figura 3, calcule as novas acelerações dos 3 blocos.

Um cilindro com peso está em equilíbrio sobre um piso horizontal e encostado em uma parede vertical, como indica a figura abaixo. Uma força de módulo constante, vertical, para cima, é aplicada na lateral esquerda do cilindro. O valor de é o maior possível para este equilíbrio. Os coeficientes de atrito estático do cilindro com o piso e com a parede são iguais a. Seja o modulo da forca normal do piso sobre o cilindro e o módulo da força normal da parede sobre o cilindro. Determine, sem arredondar, a parte inteira das razões:

2. .

(Lembrete: )

Dentro de um elevador encontra-se uma balança de forças de alta precisão. Um corpo de massa é colocado sobre a balança e o painel da balança indica o módulo da força normal que ela exerce sobre o corpo. Sabendo que o elevador sobe com aceleração constante, de módulo , qual é o valor lido no painel da balança?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f) Pelos dados fornecidos no enunciado não é possível determinar a leitura da balança.

Quais das seguintes figuras melhor representa o diagrama de corpo livre, com as magnitudes relativas corretas, de uma pessoa em um elevador que está subindo com rapidez diminuindo? é a força do piso do elevador sobre a pessoa e é a força da gravidade exercida pela Terra.

Uma régua de um metro é sustentada por uma balança de mola situada em cada extremidade. Pendura-se uma grande massa na régua, de tal modo que a leitura na balança do lado esquerdo da régua é quatro vezes maior que a leitura na balança do lado direito. Se a massa da régua é desprezível, a que distância da extremidade direita da régua a massa está pendurada?

5. ;

A Figura 2 mostra um bloco de massa , inicialmente em repouso, em contato com uma parede vertical. Os coecientes de atrito estático e cinético entre o bloco e a parede são, respectivamente, e .

Uma força de módulo encontra-se aplicada ao bloco, fazendo um ângulo com a vertical. O ângulo é tal que

e . Considere a aceleração gravitacional de módulo .

(a) Faça o diagrama de corpo livre do bloco, desenhando todas as forças que atuam sobre ele.

(b) Calcule o módulo da força normal que a parede exerce sobre o bloco.

(c) O bloco se move? Justique sua resposta.

(d) Calcule os módulos da força de atrito e da aceleração do bloco.

Uma caixa está sobre o piso de um elevador subindo e com rapidez decrescente. representa a força exercida pelo piso do elevador sobre a caixa e a força da gravidade sobre a caixa. Qual diagrama de corpo livre melhor representa a situação da caixa neste elevador?

Uma esfera sólida de raio flutua, em repouso, em um líquido cuja densidade é com a metade de seu volume submerso. Quando a esfera é suavemente empurrada para baixo e então solta ela começa a oscilar harmonicamente . Mostre que, para estas condições, a frequência de oscilação pode ser calculada por:

onde é a aceleração da gravidade.

4. Considere uma vasilha semiesférica de raio (conforme a figura acima à direita). Um cubo de gelo de massa cai da borda da vasilha (desconsidere o atrito).

c) Qual a força que a vasilha exerce sobre o cubo de gelo quando este passa pelo fundo da vasilha?

4. Considere uma vasilha semiesférica de raio (conforme a figura acima à direita). Um cubo de gelo de massa cai da borda da vasilha (desconsidere o atrito).

e) Qual a força que a vasilha exerce sobre o cubo de gelo quando este passa ponto assinalado na figura.

Uma pessoa está parada sobre a superfície da Terra. A massa da pessoa é e a massa da Terra é . A pessoa salta, atingindo uma altura acima da Terra. Quando a pessoa estiver nessa altura , o módulo da força exercida sobre a Terra pela pessoa é:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) zero.

(Cap 4 – Ex 57) Uma caixa de está sobre uma rampa sem atrito inclinada de . Alguém puxa a caixa rampa acima com uma corda (Figura 4-44). Se a corda forma um ângulo de com a horizontal, qual é a menor força capaz de deslocar a caixa rampa acima?

4. Considere uma vasilha semiesférica de raio (conforme a figura acima à direita). Um cubo de gelo de massa cai da borda da vasilha (desconsidere o atrito).

b) Faça um diagrama das forças que atuam no cubo de gelo quando ele passa pelo fundo da vasilha

Um bloco de massa está apoiado sobre outro bloco de massa , o qual está sobre uma mesa horizontal de massa .

(c) Se invertemos as posições das massas, quais forças serão alteradas?

Um bloco de massa está apoiado sobre outro bloco de massa , o qual está sobre uma mesa horizontal de massa .

(a) Indique todas as forças que agem em cada um dos blocos e na mesa;

(Cap 5 – Ex 13) (a) Um salame de está pendurado por uma corda em uma balança de mola, que está presa ao teto por outra corda (Fig. 5 -34a). Qual é a leitura da balança, cuja escala está em unidades de peso?

(b) Na Fig. 5-34b o salame está suspenso por uma corda que passa por uma roldana e está presa a uma balança de mola. A extremidade oposta da balança está presa a uma parede por outra corda. Qual é a leitura da balança?

(c) Na Fig. 5-34c a parede foi substituída por um segundo salame de e o sistema está em repouso. Qual é a leitura da balança?

(Cap 5 – Ex 84) Calcule o peso de um astronauta de (a) na Terra, (b) em Marte, em que , e (c) no espaço sideral, em que. (d) Qual é a massa do astronauta em cada um desses lugares?

Um corpo escorrega sem atrito sobre um trilho curvo com um trecho final de perfil circular como mostra a figura abaixo. Ao longo de seu movimento o corpo nunca perde o contato com o trilho. Assinale a alternativa que melhor representa as direções da força resultante sobre o corpo nos pontos A, B e C, respectivamente.

Parte II:

Coloque V de verdadeiro na resposta correta. Justifique sua opção usando leis físicas.

(d) Observe as situações da figura. A força normal sobre o bloco M tem módulo igual a nas seguintes situações:

1-( ) somente em 1.

2-( ) somente em 2.

3-( ) em 1 e 2.

4-( ) em 2 e 3.

5-( ) em 1, 2, 3.

6. Um carro de massa igual a percorre uma estrada com velocidade constante, cujo peril está representado na figura abaixo, sem jamais perder contato com o solo. As afirmações em seguida se referem às forças que agem sobre ele no topo da colina e no fundo da depressão , ambas com o mesmo raio.

1. A força normal aplicada sobre o carro é igual a nos dois pontos.
2. A força normal aplicada sobre o carro é menor que no ponto .
3. A força normal aplicada sobre o carro nos pontos e pode ser maior, menor ou igual a , dependendo da velocidade.
4. A força normal aplicada sobre o carro é menor que no ponto .
5. Nenhuma das alternativas anteriores.

3. Ao passar pelo ponto mais baixo de um loop circular de uma montanha russa de raio , a força normal aplicada no passageiro de massa igual a pelo banco sobre o qual ele está sentado é igual a . Quanto vale a velocidade do passageiro nesse ponto?

Em uma superfície horizontal, um homem sobe em uma balança e lê seu “peso”. É correto afirmar que a força que a balança mede é:

a. O peso do homem;

b. A força normal que a balança exerce no homem;

c. A força normal que o homem exerce na balança;

d. A reação ao peso do homem;

e. A reação à atração gravitacional que o homem exerce na balança;

Uma caixa está sobre o piso de um elevador subindo e com rapidez decrescente. representa a força exercida pelo piso do elevador sobre a caixa e a força da gravidade sobre a caixa. Qual diagrama de corpo livre melhor representa a situação da caixa neste elevador?

6. Um carro de massa igual a percorre uma estrada com velocidade constante, cujo peril está representado na figura abaixo, sem jamais perder contato com o solo. As afirmações em seguida se referem às forças que agem sobre ele no topo da colina e no fundo da depressão , ambas com o mesmo raio.

1. A força normal aplicada sobre o carro é igual a nos dois pontos.
2. A força normal aplicada sobre o carro é menor que no ponto .
3. A força normal aplicada sobre o carro nos pontos e pode ser maior, menor ou igual a , dependendo da velocidade.
4. A força normal aplicada sobre o carro é menor que no ponto .
5. Nenhuma das alternativas anteriores.

A força normal para cima exercida pelo chão é de em um elevador, cujo passageiro pesa . Quais das duas forças é uma força de reação? O passageiro está acelerando? Se estiver, qual o módulo e sentido da aceleração?

Um bloco de peso igual a encontra-se sobre uma balança no piso de um elevador. Se o elevador sobe com aceleração igual, em módulo, à metade da aceleração da gravidade local, pode-se afirmar que:

A leitura da balança será de .

A leitura da balança permace inalterada.

A leitura da balança será de .

A leitura da balança será de .

A leitura da balança será de .

Uma caixa de , em repouso sobre um chão plano, deve ser deslocada. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o chão é . Uma maneira de deslocar a caixa é empurrá-la com uma força que forma um ângulo abaixo da horizontal. Outro método, é empurrá-la com uma força formando um ângulo acima da horizontal.

(a) Explique porque um método requer menos força que o outro.

Uma caixa de , em repouso sobre um chão plano, deve ser deslocada. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o chão é . Uma maneira de deslocar a caixa é empurrá-la com uma força que forma um ângulo abaixo da horizontal. Outro método, é empurrá-la com uma força formando um ângulo acima da horizontal.

(b) Calcule a mínima força necessária para deslocar a caixa de cada maneira, se e compare com os resultados para .

Um homem de está em um elevador, que tem aceleração de para baixo. A força exercida pelo homem sobre o chão do elevador é aproximadamente:

a)

b)

c)

d)

e)

Um objeto de 10 kg está sobre uma mesa sem atrito e sujeito a duas forças horizontais, 𝐹1 e 𝐹2 de magnitudes de 20N e 30N, respectivamente. Encontre a terceira força 𝐹3 que deve ser aplicada ao objeto para mantê-lo em equilíbrio estático.

Os coeficientes de atrito estático e cinético entre um bloco e uma parede (ver figura) valem, respectivamente, e .

(a) qual é o valor mínimo da força F para que o bloco não deslize?

(b) com que aceleração o bloco desliza para uma força de F=30N?

9 - Um garoto puxa uma caixa de madeira ao longo de um piso horizontal áspero a velocidade constante por meio de uma força, como mostrado na figura. No diagrama f é a magnitude da força de atrito, é a magnitude da força normal e é a magnitude da força da gravidade.

Qual das alternativas a seguir deve ser verdadeira?

1. e
2. e
3. e
4. e
5. Nenhuma das alternativas