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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