FORA E LEIS DE NEWTON

2. Um bloco de 5,5 kg est inicialmente em repouso sobre uma superfcie horizontal sem atrito. Ele puxado com uma fora horizontal constante de 3,8 N. (a) Qual a sua acelerao? (b) Por quanto tempo ele precisa ser puxado antes de atingir uma velocidade de 5,2 m/s? (c) Qual a distncia percorrida por ele neste intervalo de tempo? 3. Um eltron percorre uma linha reta do ctodo de um tubo de vcuo at ao seu nodo. Ele inicia o movimento com uma velocidade nula e atinge o nodo com uma velocidade de 5,8 X 10s m/s. Assuma uma acelerao constante e calcule a fora sobre o eltron. Esta fora de natureza eltrica. A massa do eltron igual a 9,11 X 10~31 kg. 4. Um nutron viaja com uma velocidade de 1,4 X IO7 m/s. As foras nucleares possuem um alcance muito reduzido, sendo essencialmente nulas fora do ncleo mas muito fortes dentro dele. Se um nutron capturado e colocado em repouso por um ncleo cujo dimetro de 1,0 X 10~14 m, qual a intensidade mnima da fora, supondo-a constante, que age sobre este nutron? A massa do nutron 1,67 27 X 10~ kg. 5. Em um jogo de cabo de guerra modificado, duas pessoas puxam em sentidos opostos, no a corda, mas um tren de 25 kg que est sobre uma estrada coberta de gelo. Se os participantes exercem foras de 90 N e 92 N, qual a acelerao do tren? 6. Um carro que viaja a 53 km/h bate em um dos pilares de sustentao de uma ponte. Um passageiro do carro desloca-se para a frente 65 cm (em relao estrada), enquanto est sendo parado pelo acionamento do air bag. Qual o valor da fora (assumindo-a constante) que age sobre o torso superior do passageiro, supondo que o torso dele possui uma massa de 39 kg? 7. Um eltron projetado horizontalmente a uma velocidade de 1,2 X IO7 m/s sobre um campo eltrico que exerce sobre ele uma fora vertical constante de 4,5 X 10~16 N. A massa do eltron igual a 9,11 X 10"31 kg. Determine a distncia vertical que o eltron defletido durante o intervalo de tempo , em que ele se moveu para a frente 33 mm na horizontal. 9. Uma determinada fora impe ao objeto m uma acelerao de 12,0 m/s2. A mesma fora impe ao objeto m.2 uma acelerao de 3,30 m/s2. Qual a acelerao que esta fora impe a um objeto cuja massa (a) a diferena entre m, e m2 e (b) a soma de ml e m2. 12. Qual o peso em newtons e a massa em quilogramas de (d) um saco de acar de 5,00 lb, (b) um jogador de futebol americano de 240 lb e (c) um carro de 1,801 (11 = 2000 lb). 13. Qual a massa e o peso de (a) um tren motorizado de 1420 lb e (b) uma bomba de calor de 412 kg? 14. Um viajante do espao, cuja massa 75,0 kg, deixa a Terra. Calcule o seu peso (a) na Terra, (b) em Marte, onde g = 3,72 m/s2 e no espao interplanetrio, (d) Qual a sua massa em cada um destes locais?

15. Uma determinada partcula possui um peso de 26,0 N em um ponto no qual a acelerao da gravidade 9,80 m/s2, (a) Qual o peso e a massa da partcula em um ponto no qual a acelerao da gravidade 4,60 m/s2? (b) Qual o peso e a massa da partcula se ela for movida para um ponto no espao no qual a fora gravitacional nula? 16. Um avio de 12.000 kg est em um vo nivelado a uma velocidade de 870 km/h. Qual a fora de sustentao com sentido para cima exercida pelo ar sobre o avio? 17. Qual a fora resultante que age sobre um automvel de 3900 1b que est acelerando a 13 ft/s 2 ? 18. Um tren a jato experimenta] de 523 kg pode ser acelerado do repouso a 1620 km/h em 1,82 s. Qual a fora resultante necessria? 19. Um avio a jato acelera do repouso at 2,30 m/s2 (= 7,55 ft/ s2) para decolar de uma pista de um aeroporto. Ele possui dois motores a jato, sendo que cada um exerce um empuxo de 1,40 X IO5 N (= 15,7 tons). Qual o peso do avio? 20. (a) Dois pesos de 10 lb esto presos a uma balana de mola, conforme mostrado na Fig. 3-25a. Qual a leitura da balana? (b) Um nico peso de 10 lb est preso a uma balana de mola que, por sua vez, est presa a uma parede, conforme mostrado na Fig. 3-25. Qual a leitura da balana? (Despreze o peso da balana.)

mI(a) 101b

Balana de mola

n n10 lb Balana de mola

kHsbbD-

(b)

101b Fig. 3-25 Exerccio 20.

21. Um carro que se move a 50 mi/h (== 80 km/h) e pesa 3000 lb ( ~ 13.000 N) freado em uma distncia de 200 ft 61 m). Encontre (a) a fora de frenagem e (b) o tempo necessrio para parar. Com base na mesma fora de frenagem encontre (c) a distncia e (d) o tempo necessrio para parar o carro, considerando uma velocidade inicial de 25 mi/h ( ~ 40 km/h). 22, Um meteoro com uma massa de 0,25 kg est em queda vertical atravs da atmosfera terrestre com uma acelerao de 9,2 m/s2. Alm da gravidade, uma fora vertical retardadora (devida ao atrito com a atmosfera) age sobre o meteoro. Qual a intensidade desta fora retardadora?

23. Um homem com uma massa igual a 83 kg (peso de 180 lb) salta para um ptio de concreto da borda de uma janela que est apenas a 0,48 m ( = 1,6 ft) do cho. Ele no dobra os joelhos ao aterrissar, de modo que o seu movimento se arrasta por uma distncia de aproximadamente 2,2 cm ( = 0,87 in). (a) Qual a acelerao mdia do homem desde o instante que os ps tocam o cho at o instante em que ele pra completamente? (b) Qual a fora mdia que este salto causa sobre a sua estrutura ssea? 24. Qual a resistncia necessria de uma linha de pesca para parar, em uma distncia de 4,5 in, um salmo que est nadando a 9,2 ft/s? 25. Como um objeto de 100 lb pode ser baixado do telhado com uma corda que suporta 87 lb, sem que esta se rompa? 26. Um objeto est pendurado a uma balana de mola que, por sua vez, est presa ao teto de um elevador. A leitura da balana indica 65 N quando o elevador est parado, (a) Qual a leitura quando o elevador est se movendo para cima com uma velocidade constante de 7,6 m/s? (b) Qual a leitura quando o elevador est se movendo para cima com uma velocidade de 7,6 m/s e desacelerando a 2,4 m/s 2 ? 27. Trabalhadores esto carregando equipamentos em um elevador de carga no ltimo andar de um edifcio. Entretanto, eles sobrecarregam o elevador e o cabo, que estava gasto, quebra. A massa do elevador carregado no instante do acidente de 1600 kg. medida que o elevador cai, o trilhoguia exerce uma fora constante de retardo de 3700 N sobre o elevador. A que velocidade o elevador atinge o fundo do poo, que est 72 m abaixo?

29. Um foguete e sua carga tm uma massa total de 51.000 kg. Qual o empuxo do motor do foguete quando (a) o foguete est "flutuando" sobre a plataforma de lanamento, logo aps a ignio, e (b) quando o foguete est acelerando para cima a 18 m/s 2 ? 30. Uma pessoa de 77 kg est descendo de pra-quedas cora uma acelerao para baixo de 2,5 m/s2, logo aps o praquedas abrir. A massa do pra-quedas de 5,2 kg. (a) Encontre a fora para cima exercida pelo ar sobre o pra-quedas. (b) Calcule a fora para baixo exercida pela pessoa no pra-quedas. 31. Um helicptero de 15.000 kg est carregando um veculo de 4500 kg com uma acelerao para cima de 1,4 m/s2. Calcular (a) a fora vertical que o ar exerce sobre as ps do helicptero e (b) a trao no cabo superior de sustentao; ver a Fig. 3-28.

28. Um jato da marinha de 26 t (Fig. 3-27) necessita de uma velocidade de 280 ft/s em relao ao ar, para decolar. O seu m o t o r desenvolve um empuxo de 24.000 lb. O jato est para decolar de um porta-avies usando uma pista com 300 ft. Qual a fora que deve ser exercida pela catapulta do porta-avies? Assuma que a catapulta e o motor do jato exercem uma fora constante ao longo da distncia de 300 ft usada na decolagem.

Fig. 3-28 Exerccio 31.

Fig. 3-27 Exerccio 28.