Questõessobre Estática - Momento da Força/Equilíbrio e Alavancas
A Torre Eiffel, com seus 324 metros de altura, feita
com treliças de ferro, pesava 7 300 toneladas quando
terminou de ser construída em 1889. Um arquiteto
resolve construir um protótipo dessa torre em escala
1:100, usando os mesmos materiais (cada dimensão
linear em escala de 1:100 do monumento real).
Considere que a torre real tenha uma massa Mtorre
e exerça na fundação sobre a qual foi erguida uma
pressão Ptorre. O modelo construído pelo arquiteto terá
uma massa Mmodelo e exercerá uma pressão Pmodelo.
Como a pressão exercida pela torre se compara com a
pressão exercida pelo protótipo? Ou seja, qual é a razão
entre as pressões (Ptorre)/(Pmodelo) ?
Atualmente um dos câmbios mais modernos utilizados na indústria automotiva é o cambio CVT (Continuosly Variable Transmission) onde a transmissão varia continuamente. O funcionamento básico consiste em duas polias cônicas ligadas por uma correia. Elas variam o seu diâmetro de acordo com a necessidade exigida pelo condutor. Se for necessária uma força maior, como por exemplo quando o veículo precisa vencer uma subida, a polia que liga o eixo de transmissão de torque às rodas fica com o diâmetro maior e a polia ligada à rotação do motor assume um diâmetro menor. O tempo TR corresponde a uma volta completa da polia maior e Tr refere-se ao tempo de uma volta completa da polia menor. Supondo-se que nesta situação a polia menor tem 2/3do diâmetro da polia maior, e que a correia que liga as duas polias não desliza, o tempo Tr necessário para que a polia menor dê uma volta completa é
A função do ouvido humano é converter ondas mecânicas aéreas em sinais elétricos para que o processo de escuta
possa acontecer. O ouvido humano possui 3 partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. O ouvido externo é
composto pela orelha e pelo canal auditivo externo, funciona como um tubo aberto numa extremidade e fechado na outra
pelo tímpano. O ouvido médio é formado basicamente pelo tímpano e por três ossículos. O tímpano tem, aproximadamente,
0,50 cm2
de área e vibra proporcionalmente à frequência das ondas mecânicas que percorrem o canal auditivo externo. Os
três ossículos funcionam como uma alavanca e transmitem a vibração timpânica para o fluido presente no ouvido interno.
Essa transmissão se dá por meio da comunicação entre o estribo (um dos ossículos) e uma estrutura chamada de janela oval,
com 0,030 cm2
de área, que recebe dos ossículos cerca de uma vez e meia a força aplicada no tímpano.
Pelo exposto acima, pode-se concluir que a pressão na janela oval é igual a
A função do ouvido humano é converter ondas mecânicas aéreas em sinais elétricos para que o processo de escuta possa acontecer. O ouvido humano possui 3 partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. O ouvido externo é composto pela orelha e pelo canal auditivo externo, funciona como um tubo aberto numa extremidade e fechado na outra pelo tímpano. O ouvido médio é formado basicamente pelo tímpano e por três ossículos. O tímpano tem, aproximadamente, 0,50 cm2 de área e vibra proporcionalmente à frequência das ondas mecânicas que percorrem o canal auditivo externo. Os três ossículos funcionam como uma alavanca e transmitem a vibração timpânica para o fluido presente no ouvido interno. Essa transmissão se dá por meio da comunicação entre o estribo (um dos ossículos) e uma estrutura chamada de janela oval, com 0,030 cm2 de área, que recebe dos ossículos cerca de uma vez e meia a força aplicada no tímpano.
Pelo exposto acima, pode-se concluir que a pressão na janela oval é igual a
Uma prensa hidráulica rudimentar foi construída por um agricultor para compactar fardo de algodão. Por meio de uma alavanca, o agricultor exerce uma força de intensidade igual a100,0N no êmbolo menor de área igual a 200,0cm2, e o fardo é prensado por meio de um êmbolo de área cinco vezes maior.
Nessas condições, a intensidade da força exercida sobre um fardo na sua prensagem é igual, em newtons, a
Uma prensa hidráulica rudimentar foi construída por um agricultor para compactar fardo de algodão. Por meio de uma alavanca, o agricultor exerce uma força de intensidade igual a100,0N no êmbolo menor de área igual a 200,0cm2, e o fardo é prensado por meio de um êmbolo de área cinco vezes maior.
A figura abaixo apresenta uma esfera de ferro maciça e homogênea de massa
30 kg, que está suspensa por um fio de massa desprezível. Considere que a aceleração da
gravidade é g = 10 m/s2
.
O módulo da força de tensão no fio, acompanhada de sua respectiva unidade, é
A figura abaixo apresenta uma esfera de ferro maciça e homogênea de massa 30 kg, que está suspensa por um fio de massa desprezível. Considere que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2 .
O módulo da força de tensão no fio, acompanhada de sua respectiva unidade, é
Um casal de férias no litoral alugou um buggy para passear pelas dunas. Ao entrar na região
das dunas, após percorrer alguns metros, o buggy atolava, não permitindo executar qualquer
tipo de manobra. Um morador, ao ver o casal nessa situação, ofereceu-lhe ajuda e, com um
pequeno palito de madeira, esvaziou, significativamente os quatro pneus. Após o procedimento,
o veículo passou a não atolar tão facilmente na areia.
Foi possível deslocar-se nas dunas, após a ajuda do morador, pois o(a)
Um casal de férias no litoral alugou um buggy para passear pelas dunas. Ao entrar na região das dunas, após percorrer alguns metros, o buggy atolava, não permitindo executar qualquer tipo de manobra. Um morador, ao ver o casal nessa situação, ofereceu-lhe ajuda e, com um pequeno palito de madeira, esvaziou, significativamente os quatro pneus. Após o procedimento, o veículo passou a não atolar tão facilmente na areia.
Foi possível deslocar-se nas dunas, após a ajuda do morador, pois o(a)
O projeto para um balanço de corda única de um parque de
diversões exige que a corda do brinquedo tenha um
comprimento de 2,0 m. O projetista tem que escolher a corda
adequada para o balanço, a partir de cinco ofertas disponíveis
no mercado, cada uma delas com distintas tensões de ruptura.
A tabela apresenta essas opções.
Corda I II III IV V
Tensão de
ruptura (N) 4.200 7.500 12.400 20.000 29.000
Ele tem também que incluir no projeto uma margem de
segurança; esse fator de segurança é tipicamente 7, ou seja, o
balanço deverá suportar cargas sete vezes a tensão no ponto
mais baixo da trajetória. Admitindo que uma pessoa de 60 kg,
ao se balançar, parta do repouso, de uma altura de 1,2 m em
relação à posição de equilíbrio do balanço, as cordas que
poderiam ser adequadas para o projeto são Note e adote:
Aceleração da gravidade: 10 m/s2
.
Desconsidere qualquer tipo de atrito ou resistência ao movimento e
ignore a massa do balanço e as dimensões da pessoa.
As cordas são inextensíveis
Alavancas são muito utilizadas, e temos um
tipo que faz parte do dia a dia de muitas pessoas:
o cortador de unhas.
Podemos também verificar alavancas em
tesouras, varas de pescar, carrinhos de mão e
abridores de garrafas.
Entre as alavancas citadas, qual possui o
mesmo tipo de funcionamento do cortador
de unhas?
Alavancas são muito utilizadas, e temos um tipo que faz parte do dia a dia de muitas pessoas: o cortador de unhas.
Podemos também verificar alavancas em tesouras, varas de pescar, carrinhos de mão e abridores de garrafas.
Entre as alavancas citadas, qual possui o
mesmo tipo de funcionamento do cortador
de unhas?
Considere três partículas de massas m1 = 2,0kg, m2 = 3,0kg e m3 = 5,0kg, separadas
pelas distâncias indicadas, conforme mostra a figura.
Após análise da figura e com base nos conhecimentos de Mecânica, é correto afirmar que
o Centro de Massa do sistema se encontra a uma distância da massa m1
, em cm, igual a
Um bloco está sendo sustentado pelos fios 1 e 2, como mostrado na figura. Os fios fazem um ângulo reto
entre si. Sendo T1 e T2 os módulos das tensões nos fios 1 e 2, respectivamente, qual é o valor da razão
T1/T2 ?
Dentre as afirmações abaixo, assinale a correta:
Quando necessário, adote:
• módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s-2
• calor latente de vaporização da água: 540 cal.g-1
• calor específico da água: 1,0 cal.g-1. °C-1
• densidade da água: 1 g.cm-3
• constante universal dos gases ideais: R = 8,0 J.mol-1.K-1
• massa específica do ar: 1,225.10-3 g.cm-3
• massa específica da água do mar: 1,025 g.cm-3
• 1cal = 4,0 J
Algumas cafeteiras comerciais possuem um
tubo de vidro transparente interligadas para a
verificação da quantidade de café no reservatório (ambos abertos na parte de cima), como
mostra a figura.
Admita que a área da seção reta
horizontal do reservatório seja 20
vezes maior do que a do tubo de
vidro. Quando a altura alcançada
pelo café no tubo é h, a alternativa
correta que indica a altura do café
no interior do reservatório correponde a:
Algumas cafeteiras comerciais possuem um tubo de vidro transparente interligadas para a verificação da quantidade de café no reservatório (ambos abertos na parte de cima), como mostra a figura.
Admita que a área da seção reta horizontal do reservatório seja 20 vezes maior do que a do tubo de vidro. Quando a altura alcançada pelo café no tubo é h, a alternativa correta que indica a altura do café no interior do reservatório correponde a:
Considere o caso abaixo e marque com V
as proposições verdadeiras e com F as falsas.
Os procedimentos médicos
exigem a manipulação de vários instrumentos, a fim de
facilitar um processo cirúrgico,
por exemplo. Um desses insF1
F2
Fio
trumentos é o afastador autoestático chamado Finochietto. Sua função é afastar os tecidos abertos para
promover melhor visualização, manuseio, etc, por
parte dos médicos em um procedimento cirúrgico.
Todavia, no laboratório de Física, foi utilizado para
romper um fio que suportava força máxima de ruptura de módulo 50N, como mostra a figura.
( ) O fio rompe se F1 = 30N e F2 = 25N.
( ) As forças e terão o mesmo módulo.
( ) Para que o fio rompa as forças e tem
que possuir módulos superiores a 50N.
( ) O fio se rompe quando F1 = 30N e F2 = 30N,
pois a força aplicada sobre o fio é de 60N.
A sequência correta, de cima para baixo, é:
Considere o caso abaixo e marque com V as proposições verdadeiras e com F as falsas.
Os procedimentos médicos exigem a manipulação de vários instrumentos, a fim de facilitar um processo cirúrgico, por exemplo. Um desses insF1 F2 Fio trumentos é o afastador autoestático chamado Finochietto. Sua função é afastar os tecidos abertos para promover melhor visualização, manuseio, etc, por parte dos médicos em um procedimento cirúrgico. Todavia, no laboratório de Física, foi utilizado para romper um fio que suportava força máxima de ruptura de módulo 50N, como mostra a figura.
( ) O fio rompe se F1 = 30N e F2 = 25N.
( ) As forças e terão o mesmo módulo.
( ) Para que o fio rompa as forças e tem que possuir módulos superiores a 50N.
( ) O fio se rompe quando F1 = 30N e F2 = 30N, pois a força aplicada sobre o fio é de 60N.
Uma gangorra em um parquinho infantil é
ocupada por dois gêmeos idênticos e de mesma
massa, Cosmo e Damião. Na brincadeira, enquanto
um dos irmãos sobe num dos acentos do brinquedo,
o outro desce no outro acento. O brinquedo pode ser
descrito como uma haste rígida, com um acento em
cada extremidade, e livre para girar em um plano
vertical em torno do ponto central. Considere os
torques na haste da gangorra exercidos pelas forças
peso de Cosmo (tc) e de Damião (td), em relação ao
ponto central. Na configuração em que Cosmo está
na posição mais alta, é correto afirmar que
Uma placa retangular de 2,00 m de largura é composta
por duas metades A e B de mesmo tamanho, como mostrado na figura, tendo a metade A uma massa três vezes
maior que a metade B. Ambas as metades têm distribuição de massa homogênea. Um fio vertical deve ser usado
para suspender a placa, tal que sua base fique alinhada
horizontalmente.
Medindo a partir da borda esquerda da placa, em qual
posição horizontal, em metros, o fio deve ser colocado?
Um certo paralelepípedo possui o volume de 1,0l e é feito de material com densidade de valor
1500kg/m3
. Este paralelepípedo é colocado sobre uma balança e todo este sistema é colocado
em um tanque com água, de modo que o paralelepípedo fique com metade de seu volume
submerso.
Considerando que a área da base do paralelepípedo ocupe toda a área da balança, assinale a
alternativa que corresponde ao peso do paralelepípedo medido pela balança.
Um certo paralelepípedo possui o volume de 1,0l e é feito de material com densidade de valor 1500kg/m3 . Este paralelepípedo é colocado sobre uma balança e todo este sistema é colocado em um tanque com água, de modo que o paralelepípedo fique com metade de seu volume submerso.
Considerando que a área da base do paralelepípedo ocupe toda a área da balança, assinale a alternativa que corresponde ao peso do paralelepípedo medido pela balança.
Uma gangorra homogênea de 2,0 m de comprimento está
apoiada em seu centro, como mostrado na figura. Um menino de 40,0 kg decide subir na extremidade direita da
gangorra.
A qual distância desse menino, em metros, deve se posicionar seu amigo, de 50,0 kg, para que a gangorra fique
em posição horizontal?
Um móbile simples é montado com uma cordinha ao teto,
sustentando uma vareta fina homogênea de 1,20m em
seu ponto médio. O móbile tem quatro adornos pendurados, indicados por 1, 2, 3 e 4 na Figura, com massas
respectivamente iguais a 10, 20, 30 e 40 g. Os adornos 1
e 3 estão nos extremos opostos da vareta, e o adorno 2
está a 30 cm do extremo direito.
A que distância, em cm, em relação ao ponto de apoio da
corda (ponto O) deve estar o adorno 4 para que a vareta
fique totalmente horizontal?
Dado
aceleração da gravidade = 10 m/s2
Um móbile simples é montado com uma cordinha ao teto, sustentando uma vareta fina homogênea de 1,20m em seu ponto médio. O móbile tem quatro adornos pendurados, indicados por 1, 2, 3 e 4 na Figura, com massas respectivamente iguais a 10, 20, 30 e 40 g. Os adornos 1 e 3 estão nos extremos opostos da vareta, e o adorno 2 está a 30 cm do extremo direito.
A que distância, em cm, em relação ao ponto de apoio da corda (ponto O) deve estar o adorno 4 para que a vareta fique totalmente horizontal?
Dado
aceleração da gravidade = 10 m/s2
Uma pessoa aplica uma força F sobre o ponto P para
manter um corpo “M” de massa de 15kg em equilíbrio estático, como mostra a figura. O ponto P está ligado ao teto por
meio de uma corda, que suporta uma tração T, formando um
ângulo de 60º com a horizontal. Considerando que a aceleração da gravidade vale 10m/s2
, calcule o valor da força F que
a pessoa deve exercer sobre o ponto P e assinale a alternativa
correta.
Dados:
Uma pessoa aplica uma força F sobre o ponto P para manter um corpo “M” de massa de 15kg em equilíbrio estático, como mostra a figura. O ponto P está ligado ao teto por meio de uma corda, que suporta uma tração T, formando um ângulo de 60º com a horizontal. Considerando que a aceleração da gravidade vale 10m/s2 , calcule o valor da força F que a pessoa deve exercer sobre o ponto P e assinale a alternativa correta.
Dados: