P1 de Física 1 - FIS1033 da PUCRIO - 2019.1
Física 1 - FIS1033 - PUCRIO
Um bloco de massa M = 35,0 kg encontra-se no topo de um plano inclinado de altura H = 300 cm (sem atrito), o qual faz um ângulo θ = 30° com a horizontal. O bloco está em repouso no ponto A, atingindo o plano horizontal no ponto B com uma velocidade . A partir do ponto B, o bloco desliza sobre uma superfície rugosa com coeficiente cinético μ= 0,4. Após percorrer uma distância X = 5,0 m, o bloco atinge o ponto C com velocidade , passando a interagir com uma mola horizontal de constante elástica k, sendo parado no ponto D após a mola sofrer uma deformação d. ()
- Calcule o módulo da força normal sobre o bloco no trecho . A força normal representa a reação à força peso? Justifique conceitualmente.
- Determine o módulo da aceleração do bloco ao longo do plano inclinado (trecho ). Ela tem o mesmo valor que no trecho ? Justifique.
- Determine o módulo da força de atrito sofrida pelo bloco ao percorrer o plano horizontal no trecho . O valor da força de atrito no trecho é o mesmo que no trecho ? Justifique.
- Determine os módulos de e
PARTE I
No instante , uma partícula possui velocidade em relação ao solo, onde e (ver figura). Ela se move sob ação da aceleração da gravidade no eixo . Sabe-se que em ela alcança a altura máxima e que nesse instante, no referencial de um observador que possui velocidade , a velocidade da partícula é no sentido do eixo positivo.
- Determine, em termos dos vetores unitários, o vetor velocidade inicial da partícula .
Sobre o tampo de uma mesa horizontal sem atrito, dois blocos (massas m e M, onde M>m) executam um movimento circular com velocidade escalar constante ) ao redor do ponto O, onde uma corda de comprimento L, esticada na horizontal, prende o bloco M. Como há atrito entre os blocos, seus centros se mantêm alinhados e o bloco m não desliza sobre o bloco M. Use g como aceleração da gravidade.
- Faça o diagrama de forças sobre cada bloco
- Determine o módulo de todas as forças normais sobre cada bloco em função de m, M e g.
- Encontre uma expressão para o coeficiente de atrito μ entre os blocos em termos de v, L e g. Qual é o tipo de atrito envolvido: estático ou cinético? Justifique.
- Determine uma expressão para o módulo da tensão T na corda em termos de m, M, v e L. O valor de T é maior, menor ou igual ao módulo da força de atrito fat entre os blocos? Justifique.