Questões Militares de Física - Leis de Newton
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Um sistema físico que representa aproximadamente as propriedades de um movimento harmônico simples (MHS) é o pêndulo simples, que é constituído por um objeto de massa m suspenso por um fio ideal (sem massa e não extensível) de comprimento L e cuja outra extremidade é fixa, conforme ilustrado na figura abaixo. O módulo da força restauradora em um pêndulo simples é dado por: F = −mg . tg(θ), em que θ é o ângulo que o fio faz com a direção vertical. Entretanto, a aproximação de MHS só é válida quando o pêndulo executa oscilações de pequena amplitude, o que permite que a força restauradora no pêndulo simples seja diretamente proporcional ao afastamento lateral x do objeto suspenso em relação à posição de equilíbrio.
Considerando as informações acima e com base na teoria dos movimentos
harmônicos simples e do pêndulo simples, julgue o próximo item.
Caso a massa m do objeto suspenso seja duplicada, a frequência desse
pêndulo será quatro vezes maior que a anterior.
Analise a figura abaixo.
A figura acima exibe um bloco de 12 kg que se encontra
na horizontal sobre uma plataforma de 3,0 kg. O bloco
está preso a uma corda de massa desprezível que passa
por uma roldana de massa e atrito desprezíveis fixada na
própria plataforma. Os coeficientes de atrito estático e
cinético entre as superfícies de contato (bloco e
plataforma) são, respectivamente, 0,3 e 0,2. A plataforma,
por sua vez, encontra-se inicialmente em repouso sobre
uma superfície horizontal sem atrito. Considere que em
um dado instante uma força horizontal 
passa a atuar
sobre a extremidade livre da corda, conforme indicado na
figura. Para que não haja escorregamento entre o bloco e
plataforma, o maior valor do módulo da força 
aplicada,
em newtons, é
Dado: g=10 m/s2
Observe a figura a seguir, que representa um acelerômetro básico, constituído de massa sísmica presa a uma mola.
Acelerômetro é um instrumento muito usado em meios navais, fundamental em sistemas inerciais e de navegação. Baseia-se na 2ª Lei de Newton e na Lei de Hooke. A ideia central é produzir um deslocamento diretamente proporcional à aceleração.
Um efeito indesejado ocorre quando a aceleração é bruscamente removida, pois tende a causar um movimento harmônico simples de frequência natural fN. Esse comportamento transitório de oscilação em torno da posição de repouso prejudica a leitura de um acelerômetro, limitando seu uso, pois não pode ser aplicado em situações em que ocorrem vibrações de frequências próximas à frequência natural.
Considere que o acelerômetro mostrado na figura tenha a
massa sísmica de 0,03kg e mola de constante elástica
4,8x103N/m. A frequência natural desse acelerômetro, em Hz,
é igual a :
Observe a figura a seguir.
A figura acima representa uma besta, arma utilizada para atirar dardos. Nos exércitos medievais, o soldado que a operava era chamado besteiro. Seu funcionamento consiste em tensionar um arco feito de material elástico e travá-lo na posição tensionada. Depois, introduz-se um dardo em uma fileira talhada no braço da arma e libera-se a trava por meio de um gatilho, projetando, assim, o dardo para a frente com grande velocidade.
Considere o arco como uma mola ideal, com constante
elástica 200N/m, e que é necessário distendê-lo 50cm, a
partir da posição de repouso, para armar a besta. O
trabalho realizado pelo besteiro e a velocidade com que um
dardo de 125g é disparado a partir do repouso são,
respectivamente:
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