Questões de Física - Máquina de Atwood e Associação de Blocos para Concurso

Uma associação de bairros resolveu pendurar algumas lâmpadas para melhorar a iluminação de uma praça. As lâmpadas foram penduradas usando os próprios fios com uma das extremidades no bocal da lâmpada e a outra presa aos postes formando um ângulo de 30° com a vertical, conforme a figura:



Considerando o fio ideal e cada conjunto de lâmpada com bocal com uma massa de 200 g, a tensão aplicada sobre cada fio de energia que sustenta a lâmpada é: (Considere g = 10 m/s²)

A Máquina de Atwood é uma ferramenta experimental valiosa para determinar a aceleração de um conjunto de massas. Considere uma configuração idealizada na qual o fio é inextensível, as massas tanto do fio quanto da roldana são desconsideradas e não há atrito ou resistência do ar. O sistema é composto por duas massas, M = 4 kg e m = 1 kg, como ilustrado na Figura 4 abaixo: 




Utilizando g = 10m/s², a aceleração das massas e a força de tensão no fio, respectivamente, são:

A figura a seguir apresenta três blocos A, B e C sustentados por duas roldanas.


Em um dado instante, a velocidade do bloco B é igual à do bloco C e, nesse mesmo instante, a velocidade do bloco A é de 2m/s para cima.
Desse modo, a velocidade do bloco B nesse instante é de

Alguns textos afirmam que o corpo humano pode ser considerado, de forma aproximada, como uma máquina térmica ideal, desconsiderando a perda de energia para o ambiente externo. Esse modelo acabaria sendo utilizado por alguns professores para o estudo da Primeira Lei da Termodinâmica. Assim, os alunos poderiam fazer, por exemplo, uma estimativa da energia ingerida diariamente por uma pessoa, a energia necessária para aquecer o corpo e o trabalho gerado. No entanto, o professor precisa ter cuidado com esse modelo, pois há alguns problemas que estão em desacordo com essa Lei.

Um desses problemas é

O projeto de instalação de uma luminária prevê que ela será sustentada por dois cabos muito leves e resistentes de acordo com esquema da figura abaixo.

Se a luminária tem uma massa M e a aceleração da gravidade é g, a alternativa que expressa corretamente a tensão T no cabo fixo nos pontos A e C é: 

Na imagem a seguir, o bloco “m” está sendo sustentado pelo cabo “A” e pela viga “B”. Sabendo que o bloco m possui 5 toneladas, o esforço atuante na viga B é:
Considere √3=1,7

Um corpo de massa M, sobre uma superfície horizontal, desenvolve uma aceleração a quando submetido a uma força F paralela à superfície. Ao dobrar o valor da força que atua nesse corpo, mantendo-a horizontal, sua aceleração passa a ser 2,5 a. Nesse caso, pode-se concluir que existe uma força de atrito:

O sistema mostrado na figura a seguir é uma máquina de Atwood que consiste numa polia de massa 2kg e raio R, que pode girar em torno do eixo fixo passando pelo centro da polia. Os dois blocos, de massa 2kg e 1kg, estão ligados por um fio inextensível de massa desprezível. 

Desprezando todos os atritos e sabendo que os blocos são abandonados do repouso, pode-se concluir que o módulo da aceleração dos blocos é:

No sistema esquematizado a seguir, o fio e a polia são ideais, a influência do ar é desprezível. Os blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 6,0 kg e 4,0 kg, encontram-se inicialmente em repouso, nas posições indicadas. O bloco A é liberado com a mola ainda não deformada. Calcule a deformação máxima sofrida pela mola. 

Adote: Constante elástica da mola = 1000 N/m. Módulo da aceleração da gravidade = 10 m/s². Despreze a massa da mola.

Há um antigo aforisma grego que diz: “o que se poupa em esforço, perde-se em tempo”. Para verificar a veracidade desta afirmativa, suponhamos que uma pessoa, com o auxílio de uma corda e de uma roldana fixa (ambas ideais), deseje suspender um bloco, com movimento uniforme, fazendo com que ele suba uma altura h. Numa primeira tentativa ele faz o bloco subir verticalmente, como ilustra a figura 1 a seguir.



Nesse caso, a pessoa exerce sobre o bloco uma força  por intermédio da corda e o bloco gasta um tempo t₁ para subir h. Numa segunda tentativa, ela faz o bloco subir uma rampa inclinada em relação à horizontal, ao longo da reta de maior declive, como ilustra a figura 2 a seguir. 


Nesse caso, a pessoa exerce sobre o bloco uma força  por intermédio da corda e o bloco gasta um tempo t₂ para subir h. Suponha que em ambas as tentativas o bloco suba com velocidades de módulos iguais e considere os atritos desprezíveis.
São feitas três afirmações:
I. O fato de  confirma o aforisma. II. A pessoa teve que despender a mesma energia em ambas as tentativas. III. A potência desenvolvida pela pessoa na segunda tentativa foi menor do que na primeira tentativa.
Está correto o que se afirma em

Na reforma de uma casa de difícil acesso, os materiais de construção têm de ser transportados por uma tirolesa, composta por um cabo de aço, considerado ideal, percorrido por uma roldana, na qual é pendurado um cesto, onde são colocados os produtos. O desnível, onde é carregado o material até o local onde ele é descarregado, é de 5 metros e a distância entre esses dois pontos é de 30 metros.

Um servente de pedreiro carrega o cesto com uma saca de cimento de 50 kg e solta o carrinho do repouso.

Sabendo que o sistema (cesto + roldana) tem massa igual a 10 kg e que as perdas de energia por atrito são de 36%, descubra qual é a velocidade, em m/s, com que a saca de cimento chega no ponto onde é descarregada, adotando g = 10 m/s² :

A máquina de Atwood é um dispositivo simples que permite, pela determinação da aceleração dos corpos em movimento, testar as leis da mecânica. Basicamente, a máquina é constituída de dois corpos de massas m₁ e m₂ presos por um cabo que circunda uma polia, conforme o sistema mostrado na figura a seguir. A polia indicada na figura possui uma massa tão pequena que pode ser desprezada. Também deve-se considerar a massa do cabo e o atrito da polia com seu eixo de rotação como desprezíveis, m₁ > m₂ e g = aceleração da gravidade.


A partir do texto e da figura acima, assinale a alternativa que apresenta a expressão correta da aceleração (a) e da força de tração (T) no cabo.

Considere a Figura abaixo:

No sistema de roldanas com cordas inextensíveis da Figura, a força F e o contrapeso W que mantêm o sistema em equilíbrio estático são iguais a, respectivamente,

Um homem sustenta uma carga de 50,0 kg por meio de uma corda e uma roldana, como mostra a Figura abaixo.

Sabe-se o seguinte: a corda e a roldana são ideais; o sistema está em equilíbrio estático; tanto o homem quanto a carga encontram-se em repouso; o ângulo entre a corda e a horizontal é de 53,0°.

O valor aproximado, em N, da resultante das forças de atrito entre o calçado do homem e o solo, é

Dados

aceleração da gravidade = 10,0 mˑs^-2

sen 53,0° = 0,800

cos 53,0° = 0,600

O elevador mostrado na Figura abaixo é utilizado para ajudar operários a transportar sacos de cimento do alto de uma plataforma para o chão.

O sistema é abandonado, a partir do repouso, da posição mostrada na Figura, e a cabine desce em trajetória vertical.

Se os atritos são desprezíveis e os cabos ideais, os valores aproximados da tração na corda e aceleração da cabine, durante a descida, são, respectivamente, em N e m -s²,

Dados

aceleração da gravidade g = 10,0 m .s²;

massa do contrapeso = 25,0 kg;

massa da cabine = 5,00 kg;

massa do saco de cimento = 50,0 kg.

Os corpos A e B, ligados ao dinamômetro D por fios inextensíveis, deslocam-se em movimento uniformemente acelerado. A massa de A é igual a 16 kg e a indicação no dinamômetro é igual a 192 N. Desprezando qualquer atrito e as massas das roldanas e dos fios, estime a massa de B.

Um bloco de massa 127,3 kg encontra-se apoiado sobre um plano horizontal e preso ao sistema de roldanas acopladas. Cada roldana do sistema tem massa de 100g. A massa dos fios e os atritos são desprezíveis. Nestas condições, a força mínima necessária que o homem deve exercer, para suspender o bloco do plano horizontal, vale

Na figura a seguir, está representada uma Máquina de Atwood, cuja polia tem raio R e massa desprezível. Na situação da figura, os blocos estão em repouso e possuem massas, respectivamente, iguais a M_A = 144 g e M_B = 96 g. Em determinado instante, o sistema é abandonado a partir do repouso, e o bloco A percorre 90 cm em 1,0 s. A velocidade escalar do bloco A, ao percorrer os primeiros 40 cm, vale

Na figura a seguir, os blocos 1 e 2 têm massas iguais. A roldana tem massa desprezível e a corda é ideal. O coeficiente de atrito entre os blocos 1 e 2 e o bloco A vale µ.

Nestas condições, a menor aceleração horizontal que o bloco A deve ter para que os blocos 1 e 2 permaneçam em repouso em relação a ele é