UFRGS - 2020 - Questão 10

A figura abaixo representa esquematicamente o braço e o antebraço de uma pessoa que está sustentando um peso P. O antebraço forma um ângulo de 90° com o braço. 

F_B é a força exercida pelo bíceps sobre o antebraço, e F_C é a força na articulação do cotovelo. Eixo de Rotação Sendo o módulo do peso P = 50 N e o módulo do peso do antebraço P_a = 20 N, qual é o módulo da força F_B?
(A) 70 N.
(B) 370 N.
(C) 450 N.
(D) 460 N.
(E) 530 N.

Resolução:

Nesta situação a sustentação tenta evitar uma rotação. Para determinar a o evento da rotação utilizamos o torque que relaciona a intensidade da força aplicada e o ponto da aplicação da força.

Assim, o torque resultante é a soma vetorial dos torques aplicados no braço.

                                         

Para o equilíbrio, o torque resultante deve ser nulo.

Isolando a força exercida pelo bíceps: 

A força aplicada pelo bíceps é 530N.

Resposta: 

Item B.

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OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 17

17. Suponha que dois carrinhos de laboratório, um com o dobro da massa do outro, estejam parados sobre trilhos horizontais e paralelos. Um garoto empurra cada carro durante 5,0 segundos. Desprezando-se o atrito e supondo que o garoto tenha exercido forças iguais em ambos os carrinhos, podemos afirmar acertadamente que:

a) O momento linear do carrinho mais leve é menor do que o carrinho mais pesado;
b) O momento linear de ambos os carrinhos são iguais;
c) O momento linear do carrinho mais leve é maior do que o carrinho mais pesado;
d) A energia cinética do carrinho mais leve é menor do que o carrinho mais pesado;
e) A energia cinética de ambos os carrinhos são iguais.

Resolução:
Para iniciar devemos começar entendendo que o momento linear é dado pelo produto da massa pela velocidade, ao aplicarmos uma força sobre este, fazemos variar o momento linear. Consideraremos os corpos inicialmente parados, assim, o momento linear final dos corpos serão os variados pela aplicação da força.

Assim, devemos obter a variação da velocidade que os carrinhos sofreram nestes cinco segundos.

o que necessariamente nos leva a obter a aceleração a partir da força aplicada, assim

Substituindo nas equações anteriores

Concluímos então que o momento linear é o mesmo para os dois carrinhos.
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Resposta: Item (B)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 12

Durante as décadas de oitenta e noventa, várias pesquisas a nível acadêmico, nos conduziram a levar em consideração os erros conceituais alternativos ou intuitivos que as pessoas cometiam a respeito de determinados conceitos científicos. Dentre estes, é comum termos ideias intuitivas ou aristotélicas de que o movimento está relacionado com os atos de empurrar, levantar ou puxar. Assim sendo, podemos entender que uma carroça puxada por quatro cavalos andará mais rápido do que a mesma carroça sendo puxada por apenas dois cavalos. Portanto, nossa intuição nos diz que a força aplicada é função da (do): 

a) tempo;
b) velocidade;
c) aceleração;
d) variação do tempo;
e) massa.

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Resolução:
Ao aplicarmos uma força sobre um corpo, vemos que este ganha velocidade, se aumentarmos a força ele fica ainda mais rápido, assim, é comum pensar que a velocidade é consequência da força, embora observando com mais cuidado vemos que a força está relacionado com a variação da velocidade no tempo, ou seja a aceleração. A observação do dia-a-dia nos leva a pensar que a força está ligada à velocidade.

Resposta:
Item (B)

UFRGS - 2016 - Questão 03

Na figura abaixo, um bloco de massa m é colocado sobre um plano inclinado, sem atrito, que forma um ângulo α com a direção horizontal. Considere g o módulo da aceleração da gravidade.

 O módulo da força resultante sobre o bloco é igual a
(A) mg.cosα.
(B) mg.senα.
(C) mg.tanα.
(D) mg.
(E) zero.

Resolução:
No plano inclinado, a única força que provoca o movimento é a componente paralela ao plano. Assim, vemos na figura abaixo

As componentes P_x , P_y e P formam um triângulo onde

P_{x é cateto oposto ao ângulo, assim} P_{x =} mg.senα
Assim a resposta é o item (B).

FUVEST 2017 - Questão 59

   Os objetos em queda sofrem os efeitos da resistência do ar, a qual exerce uma força que se opões ao movimento desses objetos, de tal modo que, após um certo tempo, eles passam a se mover com velocidade constante. Para uma partícula de poeira no ar, caindo verticalmente, essa força pode ser aproximada por , sendo a velocidade da partícula de poeira e b uma constante positiva. O gráfico mostra o comportamento do módulo da força resultante sobre a partícula, FR, como função de v, o módulo de .

   O valor da constante b, em unidades de N • s/m, é

a) 1,0 10 ^-14
b) 1,5 10 ^-14
c) 3,0 10 ^-14
d) 1,0 10 ^-10
e) 3,0 10 ^-10

    Resolução:

Se a velocidade torna-se constante, então a força resultante sobre o corpo é nula.

   

    Pela segunda lei de Newton vemos que a força resultante é dada  pela relação entre a força de atrito com o ar e a força peso
                                          

    Como há duas forças em sentidos opostos agindo sobre o corpo, o peso e a força de atrito com o ar, então elas devem ser iguais, logo

   O gráfico dá a força resultante em função da velocidade e para o caso em que a velocidade é nula, a força de atrito também é, assim a segunda lei de Newton fica

e neste caso  retirando do gráfico:

então podemos calcular a constante de resistividade

resposta item (E).

UFRGS - 2013 - Questão 07

07. Um estudante movimenta um bloco homogêneo de massa M, sobre uma superfície horizontal, com forças de mesmo módulo F, conforme representa a figura abaixo.

Em X, o estudante empurra o bloco, em Y, o estudante puxa o bloco; em Z, o estudante empurra o bloco com força paralela ao solo.

O trabalho realizado pelo estudante para mover o bloco nas situações apresentadas, por mesma distância d, é tal que

(A) Wx = Wy = Wz

(B) Wx = Wy < Wz

(C) Wx > Wy > Wz

(D) Wx > Wy = Wz

(E) Wx < Wy < Wz

O trabalho é produto escalar entre a força e o deslocamento, em outras palavras o produto entre o módulo da componente da força que age no corpo na direção do deslocamento, e o deslocamento.

A diferença entre as situações X e Y é o sentido da componente vertical, as componentes horizontais da força são as mesmas pois o módulo do ângulo de aplicação é o mesmo nos dois casos.

Então, o trabalho é o mesmo para as duas situações.

No caso da situação Z a força é integralmente dirigida na direção e no sentido do deslocamento, assim o trabalho que resulta desta força é maior que nas duas primeiras situações.

Portanto, Wx = Wy < Wz, resposta item (B).

UFRGS - 2013 - Questão 06

06. Um estudante movimenta um bloco homogêneo de massa M, sobre uma superfície horizontal, com forças de mesmo módulo F, conforme representa a figura abaixo.

Em X, o estudante empurra o bloco, em Y, o estudante puxa o bloco; em Z, o estudante empurra o bloco com força paralela ao solo.

A força normal exercida pela superfície é, em módulo, igual ao peso do bloco

(A) apenas na situação X.
(B) apenas na situação Y.
(C) apenas na situação Z.
(D) apenas nas situações X e Y.
(E) em X, Y e Z.

   Na situação X, o estudante faz uma força inclinada que apresenta uma componente na direção vertical. Esta força soma-se à força peso nos locais em que o bloco tem contato com o solo. Logo nesta situação a força normal maior que a força peso.

   Na situação Y, o estudante faz uma força inclinada que apresenta uma componente no sentido contrário ao da força peso. Assim a força normal torna-se menor que a força peso.

   A situação Z não apresenta nenhuma componente vertical, a única força de interação entre o bloco e o solo é a força peso. Logo a normal é igual ao peso nesta situação.

Resposta (C).

DINAMÔMETRO

   O dinamômetro é um instrumento para medidas de força.
    Neste artigo vou dar uma dica para você fazer seu próprio dinamômetro com material reciclável.
    Segue a lista de material:

• 1 tubo de papel toalha;
• 1 pedaço de cartolina grossa;
• 2 pregos;
• 2 pedaços de fio flexível;
• 1 mola;
• 1 grampeador ou cola branca;
• Blocos de pesos conhecidos.

   Procedimento:

a) Pegue o tubo de papel toalha e prepare-o de forma que a mola passe com folga por dentro dele. Este será o canudo A.

b) Enrole um pedaço de cartolina de forma que a mola passe com folga em seu interior formando um novo canudo e este passe por dentro do canudo de papel toalha. Este será o canudo B;

c) Faça a montagem conforme a figura a seguir em que o prego 1 deve atravessar somente o canudo B suspendendo a mola. O prego 2 deve estar preso à mola e segurando o canudo A, somente;

d)  Confeccione dois ganchinhos com o pedaço de arame e prenda-os respectivamente nos pregos 1 e 2, separadamente;
e) Pelo gancho superior pendure o dinamômetro marcando no canudo A o zero onde está o término do canudo B;

f)  Para calibrar o dinamômetro, pegue quatro objetos iguais de pesos conhecidos;
g) Coloque um desses objetos no gancho inferior e marque no cilindro o valor do peso suspenso;
h) Repita o procedimento anterior aumentando a carga sucessivamente e marcando os pesos correspondentes.

Sugestões: 

   Para as molas podem ser utilizada espirais de caderno, resistências de chuveiro ou 

mesmo molas compradas em ferragens.

   Os blocos devem variar a massa conforme a espessura da mola para que não haja 

deformação permanente.