Questões de Física - Plano Inclinado e Atrito para Concurso

Para exemplificar as Leis de Newton, um professor propõe o experimento mental constituído de uma rampa, uma roldana, uma corda e duas caixas a seguir.

Considere as roldanas e a corda como ideais e despreze a resistência do ar.

Considerando m_A a massa do bloco A, m_B a massa do bloco B e θ o ângulo de inclinação da rampa com a horizontal, pode-se constatar que o coeficiente de atrito cinético da rampa com o bloco B, que sobe com velocidade constante, é melhor representado em:

Uma esfera rígida, homogênea, de massa M e raio R é abandonada sobre a superfície plana de uma rampa inclinada e passa a descer a rampa na direção de maior declive rolando sem deslizar, como indica a Figura 1. Na Figura 2, estão desenhados cinco segmentos orientados, I, II, III, IV e V. O segmento orientado que melhor representa a força exercida pela superfície da rampa sobre a esfera, durante o seu movimento de descida sobre a rampa, é

Um elevador de carga está se movendo verticalmente. Sobre seu piso horizontal encontram-se um caixote muito pesado e um operário, ambos em repouso em relação ao elevador, como ilustra a figura a seguir.

Em um dado instante, o operário percebe que a foça horizontal que ele precisou exercer sobre o caixote para fazê-lo começar a deslizar sobre o piso é menor (em módulo) do que a força horizontal que ele precisou exercer sobre o caixote para fazê-lo começar a deslizar quando o elevador estava em repouso.

A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) Nesse instante, a aceleração vertical do elevador tem o sentido para baixo.

( ) Não é possível afirmar se, nesse instante, o elevador está subindo ou descendo.

( ) O coeficiente de atrito estático entre o caixote e o piso horizontal do elevador não depende de o elevador estar se movendo verticalmente, acelerado ou retardado.

As afirmativas são, respectivamente,

A trajetória descrita por um ponto da periferia de um disco rígido que rola sem deslizar sobre uma superfície plana e horizontal, mas com o disco movendo-se sempre no mesmo plano vertical, é uma curva chamada cicloide.

Considere um disco homogêneo de massa M e raio R que é abandonado no instante t₀ = 0 sobre a superfície de uma rampa inclinada e passa a descer a rampa rolando sem deslizar, segundo a direção de maior declive, mantendo-se sempre em um mesmo plano vertical. Seja P o ponto do disco em contato com a rampa em t₀.

A figura a seguir mostra o disco em dois instantes, em t₀ e no instante t₁ em que completou meia volta. Na figura também está indicada a trajetória cicloidal do ponto P nesse intervalo. Seja g o módulo da aceleração da gravidade.

Sabendo que, desde t₀ até t₁ , a altura do ponto de contato do disco com a rampa diminuiu de 4R/3 e, usando o fato de que o momento de inércia do disco em relação ao seu eixo de simetria é (1/2) MR² , o módulo da velocidade do ponto P no instante t₁ é

Um sólido rígido e homogêneo, com a forma de um prisma hexagonal, é abandonado sobre uma rampa, cujo ângulo em relação à horizontal pode ser elevado. A figura a seguir representa a seção principal do sólido que contém seu centro de massa.

Elevando-se lentamente o ângulo de inclinação da rampa, verifica-se que, quando ele atinge determinado valor, o sólido tomba e desliza simultaneamente.

Nesse caso, o valor que melhor representa o coeficiente de atrito estático entre o sólido e a rampa é