Componente curricular



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1. Ao subirmos em uma balança, aplicamos nela uma força na vertical, de cima para baixo e de intensidade igual à força com que a gravidade da Terra nos puxa para o seu centro. Por sua vez, o que faz a balança? Explique de acordo com a 3ª lei de Newton.

Resposta: A balança reage com uma força de igual intensidade, na mesma direção e no sentido oposto. Portanto, a leitura que fazemos na balança corresponde ao equivalente em massa da força de reação da balança.

2. Um astronauta em órbita vivencia apenas uma das maneiras de verificar o peso aparente. Há outras situações que permitem essa mesma sensação. Imagine que você está sobre uma balança de uso residencial dentro de um elevador. No piso térreo, com o elevador parado, você faz uma primeira leitura. Ao apertar o botão para o 20º andar, você percebe que na subida a leitura da balança é outra. Qual é a sua hipótese: o valor registrado é maior ou menor que o inicial? Justifique.

Resposta: Ao subir, o número mostrado pela balança será maior, uma vez que há uma força resultante para cima. O piso, exercendo essa força sobre os seus pés, faz que eles reajam com uma força vertical para baixo, tornando-se maior que a intensidade da força peso da situação inicial.

3. Agora pense na situação oposta: após parar no 20º andar, você percebe que a leitura da balança é a mesma que no térreo. Durante a descida, o que acontecerá com o número registrado na balança? Justifique.

Resposta: Ao descer, o número marcado pela balança será menor, uma vez que há uma força resultante para baixo. Nessa situação, a força com que pressionamos a balança é reduzida na intensidade da força resultante pelo elevador na descida.

Fim do complemento.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

5. Em cada caso, represente as forças horizontais que agem no fio e na mola representados nas figuras.

a)

LEGENDA: Homem puxando o fio.



b)

LEGENDA: Homem comprimindo a mola.

Resolução

a)

LEGENDA: As forças que agem sobre o fio denominam-se forças de tração.



b)

LEGENDA: As forças que agem sobre a mola denominam-se forças de compressão.

CRÉDITO DAS ILUSTRAÇÕES: Paulo César Pereira

6. No sistema da figura, os corpos A e B têm massas respectivamente iguais a 5 kg e 15 kg. A superfície onde B se apoia é horizontal e perfeitamente polida. O fio é inextensível, e o sistema é liberado a partir do repouso.

CRÉDITO: Editoria de Arte

Admitindo-se g = 10 m/s2, calcule:

a) o valor da aceleração do sistema;

b) o módulo da tração no fio que une A e B.



140

Resolução

a) Isolando os corpos A e B e representando as forças que agem sobre eles:

Aplicando o princípio fundamental da Dinâmica nas direções do movimento, temos:

corpo A: PA - T = mAa

corpo B: T = mBa

Adicionando as duas equações, obtemos:

Essa fórmula mostra que a força que produz o movimento dos dois corpos é o peso do corpo A. Substituindo os valores, obtemos:

PA = (mA + mB)a ⇒ mAg = (mA + mB)a ⇒ 5 ∙ 10 = (5 + 15)a ⇒ 2,5 m/s2

b) Da segunda equação T = mBa, vem: T = mBa ⇒ T = 15 ∙ 2,5 ⇒ T = 37,5 N

7. Um homem que pesa 700 N está num elevador de 300 kg de massa, que se desloca verticalmente para cima, em movimento acelerado, com aceleração de 0,5 m/s2 . Considere g = 10 m/s2 .

a) Qual o valor da força que o homem exerce no piso do elevador?

b) Qual o valor da tração que o cabo de sustentação exerce no elevador?

Resolução

a) Isolando o homem e o elevador:

CRÉDITO DAS ILUSTRAÇÕES: Editoria de Arte

Nh: força que o homem exerce no piso do elevador

Ph: peso do homem

Pe: peso do elevador

T: força que o cabo de sustentação exerce no elevador

A massa do homem mh é dada por:

Ph = mhg ⇒ 700 = mh ∙ 10 ⇒ mh = 70 kg

O peso do elevador Pe é dado por:

Pe = meg = 300 ∙ 10 ⇒ Pe = 3.000 N

Utilizando a 2ª lei de Newton, para o homem: Nh - Ph = mhg ⇒ Nh - 700 = 70 ∙ 0,5 ⇒ Nh = 735 N

b) Aplicando a 2ª lei de Newton, para o elevador:

T - Nh - Pe = (mh + me)a ⇒ T - 735 - 3.000 = (300 + 70) ∙ 0,5 ⇒ T = 3.920 N


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