Questões de Concurso Sobre plano inclinado e atrito em física

Durante uma visita técnica a uma indústria, uma turma de Ensino Médio Integrado do IFSUL depara-se com uma linha de produção em que caixas são transladadas por uma longa esteira com uma pequena inclinação com a horizontal.



Percebendo ali uma oportunidade de relacionar o evento com os conteúdos trabalhados nas aulas de Física, o professor questiona os estudantes sobre quais as forças que estão envolvidas no fenômeno, considerando apenas a existência das caixas, da esteira e da Terra. Questionados ainda sobre como essas forças contribuem para o entendimento desse movimento, os estudantes tecem diversas afirmações, sendo que algumas delas estão transcritas abaixo.

I. Como as caixas deslocam-se sem escorregamento na esteira, que se move com velocidade constante, é possível afirmar que as forças atuantes nas caixas são: o peso, que é a interação da caixa com a Terra; a normal, que é a reação do peso; a força de atrito, que atua como uma força resistiva ao movimento.
II. Como as caixas deslocam-se sem escorregamento na esteira, que se move com velocidade constante, é possível afirmar que as forças atuantes nas caixas são: o peso, que é a interação da caixa com a Terra; a normal, que é uma interação de origem eletromagnética com a esteira; a força de atrito, que atua como uma força resistiva ao movimento.
III. Como as caixas deslocam-se sem escorregamento na esteira, que se move com velocidade constante, é possível afirmar que as forças atuantes nas caixas são: o peso, que é a interação da caixa com a Terra; a normal, que é uma interação de origem eletromagnética com a esteira; a força de atrito, que é responsável pelo movimento da caixa em relação aos estudantes.
IV. Como a esteira consegue deslocar as caixas, conclui-se que a força que a esteira faz nas caixas é maior que a força que elas fazem na esteira. Se tais forças se igualarem, a esteira não consegue deslocar as caixas.
V. Como a esteira consegue deslocar as caixas, conclui-se que a força responsável pelo movimento das caixas em relação aos estudantes é a força de atrito estático, considerando que não existe movimento entre as caixas e a superfície de contato com a esteira.
VI. Como a esteira consegue deslocar as caixas, conclui-se que a força responsável pelo movimento delas em relação aos estudantes é a força de atrito cinético, considerando que existe movimento entre as caixas e os estudantes.

Analisando as afirmações dos estudantes, é possível considerar que estão corretas apenas as opções

Um objeto de massa 5 kg está deslizando para baixo em um plano inclinado com um ângulo de 30° em relação à horizontal. O objeto está em movimento uniforme, o que indica que a força de atrito está equilibrando a componente da força gravitacional paralela ao plano inclinado.

Assinale a alternativa que mostre a magnitude da força de atrito que age sobre o objeto:

Um bloco de 4 kg, abandonado sobre uma rampa cujas dimensões estão indicadas na figura, passa a deslizar sobre ela ao longo da reta de maior declive com a aceleração de módulo igual a 5,5 m/s².


Considere g = 10 m/s².
Enquanto o bloco desce deslizando, o módulo da força que a rampa exerce sobre ele é igual a

Considere um bloco puxado sobre uma superfície horizontal por uma corda mantida também na horizontal. A velocidade é constante e a força de atração é de 20 N. O coeficiente de atrito cinético entre as superfícies em contato é de 0,3. A força de atrito é:

Um rali irá acontecer em um clima muito frio, quando a temperatura está próxima do ponto de congelamento. O coeficiente de atrito estático entre os pneus do carro e a pista congelada é metade do valor do coeficiente de atrito estático entre as superfícies em um dia quente e seco. A equipe, preocupada com o sucesso e a segurança do piloto, analisa o percurso. A velocidade máxima com que o carro pode fazer uma curva de raio R, com segurança no dia da competição:

Um bloco de massa “m” foi colocado em repouso sobre uma plataforma inclinável de ângulo variável, inicialmente em uma posição horizontal. A plataforma é acionada eletronicamente e se inclina com a taxa de 10° por minuto. Após um intervalo de 270 segundos, o bloco sai do repouso e começa a descer a plataforma. É possível afirmar que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a plataforma é:

De acordo com o manual fornecido pelos fabricantes de carros, os pneus devem ser calibrados periodicamente, pois andar com pneus com uma pressão interna menor do que o recomendado pode ocasionar, além de diversos problemas, um aumento no consumo de combustível. Esse aumento no consumo de combustível pode ser explicado por:

Após ter problemas com o carro, José precisou empurrá-lo até um posto de gasolina para aguardar um guincho. Ele ficou surpreso ao perceber que, mesmo não conseguindo erguer um peso de 80 kg, tinha força suficiente para empurrar seu carro que estava parado e pesava mais de 800 kg. Após uma conversa com um amigo, que é professor de física, ele entendeu que empurrar aquele carro que estava parado exigia menos força do que levantar o peso de 80 kg, pois, para que o carro pudesse sair do repouso, era necessário apenas que ele exercesse uma força:

Um bloco foi colocado sobre uma tábua. A tábua foi inclinada até iniciar o movimento do bloco. Neste momento, o ângulo entre a tábua e o solo era igual a α, Figura 1. O coeficiente de atrito estático é igual ao coeficiente de atrito dinâmico. A tábua é mantida com o mesmo ângulo α. Em seguida, o bloco foi lançado a partir do solo a 2,8 m da base da tábua e chega após 0,5 s à base da tábua – Figura 2. Despreze o atrito entre o solo e o bloco e use a aceleração de queda livre igual a 9,8 m/s² . A distância percorrida pelo bloco, na tábua, até parar é, em cm:

Dado cos α = 0,6; sen α = 0,8; tg α = 1,3

A principal função do ABS ou Sistema Antitravamento de Frenagem é evitar que o carro pare bruscamente. Nos carros sem ABS, o condutor tem que alternar a força com que pisa no freio, senão o carro em alta velocidade tem as rodas travadas, mas segue derrapando por conta da inércia. Com ABS, o carro “mede sozinho” a força aplicada nas rodas e a controla. É como se o carro pisasse e soltasse o freio por conta própria. Segundo o especialista do Cesvi Brasil, Alessandro Rubio, o ABS proporciona uma redução da distância de frenagem de até 20% com relação a um carro sem o ABS, dependendo das condições do piso.
(Fonte: http://revista.pensecarros.com.br)
O sistema de freios ABS garante frenagens mais seguras, percorrendo distâncias menores até parar, quando comparadas aos sistemas tradicionais que causam travamento nas rodas, pois com a roda travada

Uma esfera está em repouso sobre uma mesa plana e horizontal. O valor da força de atrito estático máximo entre a esfera e a mesa vale 5 N. Aplicando uma força horizontal de 10 N nessa esfera, verifica-se que ela

Observe a figura:





A figura mostra um bloco na eminência de escorregamento no plano inclinado, com ângulo θ. Sabendo que P é o peso do bloco e N é a força normal, o valor da força de atrito (Fat) entre o bloco e a rampa será de: 

Nas viagens por rodovias, é possível perceber que algumas curvas são compensadas, ou seja, a rodovia é inclinada em relação à horizontal. A finalidade dessa compensação é diminuir o risco de derrapagem dos veículos, principalmente quando o atrito pode diminuir na situação de pista molhada. A seguir é ilustrado, de forma esquemática, um automóvel de massa m que trafega com velocidade de módulo constante e igual a V, e efetua uma curva compensada de raio R, com uma inclinação igual a θ. 





Considerando as informações do texto e da figura precedentes, julgue os itens a seguir e, se necessário, para efeitos de cálculo, considere que o veículo tenha dimensões desprezíveis.

I Quando o automóvel realiza a curva sem derrapar, o atrito entre os seus pneus e o piso da rodovia é do tipo estático.

II O ângulo θ para o qual a resultante centrípeta permita que o carro seja mantido na pista, sem a necessidade de atrito, é igual a arctan ( V² / R . g )

III Caso os atritos sejam desprezíveis, a velocidade que o veículo deverá ter para executar a curva será V = √ R.g.tanθ .

IV Caso a rodovia seja plana e horizontal (θ = 0º), é possível efetuar a curva desde que exista atrito entre os pneus do veículo e o piso da rodovia.
Assinale a opção correta.

Com poucos recursos no laboratório, o professor estimula a criatividade dos alunos e pede que eles determinem os coeficientes de atrito cinético e estático entre uma caixa e uma tábua (no formato de prancha). O procedimento consiste em colocar a caixa sobre a tábua e levantar lentamente a tábua por uma das extremidades. Quando o ângulo de inclinação for 28° com a horizontal, a caixa começa a deslizar, descendo pela tábua cerca de 2,4 metros em 4 segundos.

Dados:

g = 10 m/s² sen 28° = 0,47 cos 28° = 0,88

Qual o valor obtido do coeficiente de atrito cinético?

Um eixo maciço possui dois trechos com diâmetros D e d, conforme representado na Figura. A tensão cisalhante máxima devida à torção é calculada pela expressão t = TR/J, onde J é o momento polar da seção transversal (J = π.R⁴/2).





Considere que o eixo está sob ação do torque T, e seus diâmetros estão na relação D/d = 1,2.
A relação entre as tensões cisalhantes t_A/t_B, atuantes nas superfícies dos dois trechos do eixo, nos pontos A e B, é

Uma força F atua no corpo mostrado na figura abaixo.

Sabendo que o coeficiente de atrito vale 0,2, e considerando a gravidade local como sendo de 10 m/ s², qual é a força F necessária para que se tenha uma força resultante de 120N?

Um plano inclinado faz um ângulo de 45° com a horizontal. Sobre esse plano, um bloco de massa 10 kg está em repouso.
Desse modo, o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano é igual a

Um corpo de massa m é abandonado sobre um plano inclinado com um ângulo Θ = 60° em relação à horizontal, como mostrado na Figura 5 abaixo, com um coeficiente de atrito cinético μ = 0,3. Seu centro de massa está a uma altura h acima da base do plano inclinado. Após descer o plano inclinado, o corpo entra em um loop de raio R = 2 m, onde a força de atrito é desprezível. Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2 e desconsidere a resistência do ar.


Qual é, aproximadamente, a menor altura h para que o corpo atinja o ponto mais alto do loop sem perder contato com ele?