Questõesde CESMAC sobre Leis de Newton

Um elevador encontra-se em movimento descendente e desacelerado. No instante mostrado na figura a seguir, o módulo da sua aceleração é |a| = 2 m/s2 . Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 e despreze todos os atritos. Se a massa total do elevador é de uma tonelada, qual é o módulo da força de tensão exercida pelo cabo do elevador neste instante?

Um bastão é empurrado contra uma parede vertical com uma força de módulo F = 20 N ao longo da direção do próprio bastão, como mostra a figura a seguir. O bastão não escorrega, permanecendo em repouso. Dado que sen(θ) = 0,6 e cos(θ) = 0,8, qual é o módulo da força normal que a parede exerce no bastão?

Uma angioplastia coronariana é um procedimento que consiste na colocação de um “stent” para garantir o calibre adequado de um vaso sanguíneo. O “stent” é um pequeno dispositivo semelhante a uma mola, geralmente feito de uma liga de aço e cobalto. Considere que uma mola de aço de constante elástica 50 N/m seja distendida de 1,0 mm a partir do seu estado não distendido. Quais são a variação de energia potencial elástica (∆Ep) e o trabalho realizado pela força elástica (WF) nesse processo?

Em um exercício fisioterápico, uma pessoa empurra um bloco a partir do instante t = 0 até o instante t = 1,20 s. Na sequência, a pessoa puxa o bloco do instante t = 1,20 s até o instante t = 1,50 s. Neste instante, a pessoa larga o bloco. Considere que o gráfico a seguir ilustra a intensidade da força que a pessoa aplica no bloco em função do tempo. Suponha também que esta força corresponde à força resultante agindo no bloco. Determine a variação da quantidade de movimento (momento linear) do bloco entre os instantes t = 0 e t = 1,50 s.

Um paciente com massa M = 80 kg encontra-se na enfermaria de traumatologia de um hospital. Uma perna dele está com um fixador externo com massa m = 1,00 kg. O fixador está pendurado, amarrado a uma tira de gaze que passa por uma polia, como mostra a figura a seguir. A perna está praticamente na horizontal, mas não toca a cama. Supondo que não há atrito na polia e que toda a massa da perna deva ser considerada, calcule a tração que a tira de gaze exerce no ponto P da figura. Considere a aceleração da gravidade g = 10,0 m/s2 e que a massa da perna é 15% da massa do corpo. Dados: sen(60°) = 0,870, cos(60°) = 0,500 e tg(60°) = 1,73.

Uma pessoa precisa deslocar uma caixa de madeira sobre um piso horizontal, ao longo de uma distância de 8,0 m em linha reta. A caixa possui um equipamento em seu interior, de modo que sua massa total é de 80 kg. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre a madeira e o piso valem μe = 0,48 e μc = 0,40, respectivamente. Se a pessoa aplica na caixa uma força horizontal constante de 400 N ao longo de todo o percurso, calcule a velocidade máxima atingida pela caixa. Dado: aceleração da gravidade g = 10,0 m/s2 .

Certa balança utilizada na preparação de remédios manipulados possui um pequeno prato metálico horizontal de massa m, colocado sobre uma mola ideal de constante elástica k. Quando a mola não está sendo contraída nem esticada, a sua energia potencial elástica é nula. Quando uma massa M de uma substância está sendo pesada, a energia potencial elástica da mola da balança vale:

A figura a seguir mostra os valores da força que atua em uma partícula ao longo do eixo x, em função da posição da partícula no eixo. Supondo que a partícula estava inicialmente em repouso em x = 0, calcule a sua posição quando a velocidade se anula novamente.

Um estudante está curioso para saber a aceleração do elevador do prédio onde mora. Para isso, ele usa uma balança de precisão e um objeto. Quando medido em repouso, a balança indica que o peso do objeto é igual a 1,00 N. Quando o elevador está subindo acelerado, em um determinado instante, a balança colocada no seu interior indica que o peso do objeto é igual a 1,20 N. Se o estudante considerar a aceleração da gravidade 10,0 m/s2 , ele concluirá que, neste instante, a aceleração do elevador vale

Quando médicos da organização "Médicos Sem Fronteiras" trabalham em campo, em muitas ocasiões eles precisam improvisar dispositivos para poderem realizar suas atividades. Improvisando uma balança para a pesagem de bebês, um médico pendura uma mola de aço em um suporte de madeira. Ele, então, “calibra” a balança improvisada pendurando na mola um número crescente de pacotes de 1,00 kg de arroz, somando uma massa total M, e registra a deformação correspondente (△y) causada na mola. O gráfico abaixo mostra os resultados obtidos nas medições. Usando esta “balança” para pesar um bebê, a deformação observada na mola é △y = 2,00 cm. Supondo que a mola é ideal, calcule a massa deste bebê.

Considerando, ainda, a terapia por feixe de elétrons das questões anteriores, após a colisão do feixe com o corpo, alguns elétrons retornam com velocidade de módulo 0,40 × 107 m/s, no sentido oposto ao original. Utilizando as informações contidas nas questões anteriores e sabendo que o tempo de colisão do elétron com o corpo é de 9,0 ns (1 ns = 10−9 s), calcule o módulo da força média exercida sobre o corpo por um elétron que retorna.

Um cubo homogêneo de volume 1,0 × 10⁻⁵ m³ e densidade 3000 kg/m³ repousa no fundo de um recipiente com água (ver a figura a seguir). Considere a densidade da água igual a 1000 kg/m³ e a aceleração da gravidade 10 m/s² . Qual é a força normal que atua no cubo?  

Um bloco realiza um movimento retilíneo uniforme sobre uma superfície horizontal. Nesse contexto, pode-se afirmar que:

A figura a seguir mostra um pequeno bloco que foi lançado ao longo de uma superfície horizontal. No ponto X da figura, o bloco inicia a subida em um plano inclinado de θ = 30°. No ponto Y, o bloco atinge a altura máxima h = 1,25 m. Considere sen(30°) = 1/2, cos(30°) = √3 / 2 e a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 . Desprezando todos os atritos, calcule o intervalo de tempo que o bloco gasta para ir de X até Y.