Questões de Vestibular Sobre máquina de atwood e associação de blocos em física

O Pilates® tem como base um conceito denominado de contrologia, que consiste no controle consciente de todos os movimentos musculares do corpo. A execução das atividades pode ser feita tanto com poucos acessórios quanto com aparelhos constituídos de molas e roldanas que promovem um aumento na carga do exercício, possibilitando movimentos para vários grupamentos musculares. As constantes elásticas das molas utilizadas no método Pilates® são identificadas por cores: 128 N/m para a mola azul e 88 N/m para a mola amarela.
Adaptado de http://www1.fisica.org.br/fne/phocadownload/ Vol16-Num2/a05.pdf
Ao realizar uma determinada atividade utilizando apenas a mola amarela, duas alunas, Carolina e Fernanda, fizeram a seguinte solicitação para a instrutora:
Carolina: Está muito pesado! Por favor, diminua a carga. Fernanda: Está muito leve! Quero realizar o exercício com a maior carga possível.
Qual das ações propostas a seguir atende os objetivos das alunas?

Uma pessoa deseja levantar um bloco que se encontra parado e apoiado numa superfície plana e horizontal, como ilustram as figuras.



Em qual situação a pessoa faz mais força para levantar o bloco?

Dois blocos A e B de massas respectivamente iguais à mA e mB são ligados por uma corda de massa desprezível que passa por uma roldana fixa, tal como representado na figura. Considere que nessa situação não existem forças de atrito atuando no sistema.

O diagrama que representa corretamente as forças que atuam sobre o bloco A é

Dois corpos estão ligados, como na figura, sendo a aceleração do sistema igual a g/10, onde g é a aceleração da gravidade. O corpo 1, que está pendente, tem massa M. O corpo 2, que se move em uma mesa horizontal, tem massa 4M.

Calcule o coeficiente de atrito cinético entre o corpo 2 e a mesa.

Seja o sistema mostrado na figura. A caixa 2, de massa m₂ = 2,0 kg, está descendo com velocidade constante e igual a 1,5 m/s. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa 1 e a mesa que a sustenta é 0,4.

Qual é a massa da caixa 1, em kg?

Dado

aceleração da gravidade g = 10 m/s²

Na construção civil, é comum encontrarmos sistemas de roldanas empregados na realização de tarefas. Você precisa erguer uma caixa de argamassa até os andares superiores de um prédio em construção. Para isso, você utiliza uma corda e uma roldana que juntos suportam, no máximo, uma tensão de 600 N, para atender a essa exigência uma carga de 50 kg deverá ser elevada com uma aceleração máxima de:

Atualmente um dos câmbios mais modernos utilizados na indústria automotiva é o cambio CVT (Continuosly Variable Transmission) onde a transmissão varia continuamente. O funcionamento básico consiste em duas polias cônicas ligadas por uma correia. Elas variam o seu diâmetro de acordo com a necessidade exigida pelo condutor. Se for necessária uma força maior, como por exemplo quando o veículo precisa vencer uma subida, a polia que liga o eixo de transmissão de torque às rodas fica com o diâmetro maior e a polia ligada à rotação do motor assume um diâmetro menor. O tempo TR corresponde a uma volta completa da polia maior e Tr refere-se ao tempo de uma volta completa da polia menor. Supondo-se que nesta situação a polia menor tem 2/3do diâmetro da polia maior, e que a correia que liga as duas polias não desliza, o tempo Tr necessário para que a polia menor dê uma volta completa é

A força tensora sobre uma corda e a sua densidade linear são aspectos relevantes para que se possa determinar o valor da velocidade de propagação de um pulso mecânico nesse meio. Na expressão abaixo, FT representa a força tensora na corda, µ a densidade linear do meio e v a velocidade de propagação do pulso na corda.

Para a situação de uma corda instalada, como mostra a figura abaixo, assuma que o comprimento de onda seja muito maior do que o deslocamento transversal máximo.


Considere que inicialmente uma força tensora de intensidade F esteja aplicada ao cabo, produzindo uma onda estacionária de frequência ƒ e comprimento de onda λ. Para se obter uma frequência três vezes maior para a onda na mesma corda, mantendo-se constante o seu comprimento de onda, seria necessário aumentar a massa do bloco _________, e o som produzido seria mais _________.

Em uma atividade experimental, estudantes desenvolveram um teste para estimar o valor do coeficiente de atrito estático entre duas superfícies. O aparato experimental, que possui um corpo A apoiado em uma superfície horizontal e um corpo B suspenso é ilustrado na figura abaixo.

O teste consiste em determinar o coeficiente de atrito estático entre a superfície do corpo A e a superfície em que ele está apoiado e, para tal, o arranjo permite que a massa do corpo B, suspenso, seja alterada em intervalos de 0,05kg. Os estudantes apresentaram os dados experimentais na tabela abaixo:


Sabendo-se que o módulo da aceleração da gravidade é igual a 10m/s² e que a massa do corpo A é igual a 6,0kg, o valor estimado para o coeficiente de atrito estático é igual a:

Um bloco de massa m = 4 kg é mantido em repouso, preso a uma corda de densidade linear de massa µ = 4 × 10^–3 kg/m, que tem sua outra extremidade fixa no ponto A de uma parede vertical. Essa corda passa por uma roldana ideal presa em uma barra fixa na parede, formando um ângulo de 60º com a barra. Considere que um diapasão seja colocado para vibrar próximo desse sistema e que ondas estacionárias se estabeleçam no trecho AB da corda.

Sabendo que a velocidade de propagação de uma onda por uma corda de densidade linear de massa μ, submetida a uma força de tração T, é dada por v = , que g = 10 m/s2 , que cos 60º = sen 30º = 0,5 e considerando as informações da figura, pode-se afirmar que a frequência fundamental de ondas estacionárias no trecho AB da corda é

Duas caixas de massa m₁ e m₂ são empurradas ao longo de uma superfície horizontal sem atrito por uma força horizontal de acordo com a figura abaixo. O módulo da força de contato entre as caixas é de:

Os blocos A e B de massas iguais a 10 kg e 20 kg, respectivamente, estão interligados por um fio leve e apoiados em um piso horizontal. O bloco B é puxado por uma força de 600 N. Desprezando o atrito, qual é a intensidade da força tensora no fio que une os blocos?

A Figura 3 mostra dois blocos de massa M e m, unidos por um fio ideal, suspensos por um sistema de polias ideais.

Assinale a alternativa que corresponde à condição de equilíbrio.

Um bloco A de massa 3,0 kg está apoiado sobre uma mesa plana horizontal e preso a uma corda ideal. Acorda passa por uma polia ideal e na sua extremidade final existe um gancho de massa desprezível, conforme mostra o desenho. Uma pessoa pendura, suavemente, um bloco B de massa 1,0 kg no gancho. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o bloco A e a mesa são, respectivamente, µ_e = 0,50 e µ_c =0,20. Determine a força de atrito que a mesa exerce sobre o bloco A. Adote g = 10 m/s²

Três caixas são empurradas por uma força horizontal, de intensidade F, sobre uma mesa, conforme ilustrado na figura.                                                                                                         
Considere que o atrito entre as caixas e a mesa é desprezível, e que as intensidades das forças entre as caixas 1 e 2 é N₁ e entre as caixas 2 e 3 é N₂ . Nesse caso, a relação entre F, N₁ e N₂ é dada por

Em uma máquina de Atwood ideal, são presas duas massas, tais que M₁ >M₂. Inicialmente as massas estão em repouso e niveladas. Após o abandono simultâneo das massas, verifica-se que a energia total do sistema é de 100J, após elas terem percorrido 5m em 2s, alcançando uma velocidade de 5,0m/s. Sabendo que o módulo da aceleração da gravidade é de 10m/s² , determine, em kg, os valores de cada uma das massas.

Um bloco A, de peso igual a 5N, pode deslizar sem atrito sobre uma mesa horizontal. Utilizando-se uma corda de massa desprezível presa ao bloco A e uma roldana ideal, também de massa desprezível, é possível puxar o bloco A de duas formas distintas, como ilustram as figuras. Na situação 1, um segundo bloco, de peso também igual a 5N, é amarrado na outra extremidade da corda que passa pela roldana. Na situação 2, a extremidade livre da corda é puxada para baixo com uma força de 5N. Assinale a alternativa que descreve os módulos das acelerações (a₁ e a₂ ) do bloco A, nas duas situações, respectivamente.

Uma caixa de massa m₁ =1,0 kg está apoiada sobre uma caixa de massa m₂ =2,0 kg, que se encontra sobre uma superfície horizontal sem atrito. Existe atrito entre as duas caixas. Uma força F horizontal constante é aplicada sobre a caixa de baixo, que entra em movimento com aceleração de 2,0 m/s² . Observa-se que a caixa de cima não se move em relação à caixa de baixo.

O módulo da força F, em newtons, é:

INSTRUÇÃO: Para responder à questão, analise a situação descrita.

Um geólogo, em atividade no campo, planeja arrastar um grande tronco petrificado com auxílio de um cabo de aço e de uma roldana. Ele tem duas opções de montagem da roldana, conforme as ilustrações a seguir, nas quais as forças F e T não estão representadas em escala.

Montagem 1: A roldana está fixada numa árvore; e o cabo de aço, no tronco petrificado.

Montagem 2: A roldana está fixada no tronco petrificado; e o cabo de aço, na árvore.

Considerando que, em ambas as montagens, a força aplicada na extremidade livre do cabo tem módulo F, o módulo da força T que traciona o bloco será igual a

Para trocar uma lâmpada, João, que pesa 800N, sobe lentamente em uma escada uniforme de 5,0m de comprimento apoiada contra uma parede vertical sem atrito. A extremidade inferior da escada é mantida a 3,0m de distância da parede, apoiada sobre uma superfície na qual existe atrito. A escada pesa 100N e o coeficiente de atrito estático entre o solo e a base da escada é igual a 0,40.

Qual a distância máxima ao longo da escada João poderá subir antes que ela comece a escorregar?