Nesta aula, vamos resolver juntos algumas questões sobre força peso e força elástica. Para quem não se lembra, a força peso é a força gravitacional que é exercida sobre um corpo, ou seja, é a força da gravidade.
Uma coisa muito importante de se lembrar nos exercícios é que a força peso (P) é sempre perpendicular ao solo.
A fórmula básico do peso é:
P = m . g
Por sua vez, a força elástica é aquela que atua, por exemplo, em molas. Como estamos tratando de coisas que esticam e contraem, essa força vai depender da elongação que a mola sofreu (Δx) e também da força que o operador colocou sobre a mola em questão (Fop).
Para calcular a força elástica, usamos:
Fel = k . Δx
Lembrando que l é a constante elástica da mola. Nesse caso, podemos isolá-la para chegar a outra equação:
Exercícios sobre força peso e força elástica
QUESTÃO 1
(UFV) Um carro desloca-se para a direita com vetor velocidade constante. No seu interior existe uma esfera suspensa por uma mola. Quando não submetida a nenhuma força, esta mola tem comprimento L. Nessas condições, a melhor representação da situação descrita é:
RESOLUÇÃO:
Veja que o enunciado nos diz que o vetor da velocidade é constante, ou seja, o sistema não acelera. com isso, a força resultante é zero. Assim, todas as forças que atuam na esfera vão se cancelar.
No caso, se temos a força peso atuando verticalmente para baixo sobre o corpo, então a força elástica da mola deve anulá-la. Para isso, a força elástica deve ser vertical e para cima. Só assim, teremos a resultante nula.
Vamos prestar atenção que, como colocamos um corpo na mola, ela vai alongar um pouco devido à sua massa. Portanto, temos o comprimento L da mola somado ao elongamento.
RESPOSTA: A
QUESTÃO 2
(UFF) Um cubo se encontra em equilíbrio apoiado em um plano inclinado, conforme mostra a figura.
Identifique a melhor representação da força que o plano exerce sobre o cubo.
RESOLUÇÃO:
Note que a questão não está pedindo a força resultante total. Pois, uma vez que o cubo está em equilíbrio, ela vale zero. O que temos que encontrar é a resultante do plano no bloco.
Para isso, vamos lembrar das forças que atuam sobre o bloco. Temos o peso (P) vertical para baixo, a normal (N), que é perpendicular à superfície na qual o bloco está apoiado, e também atua o atrito (A), já que o bloco está conseguindo ficar parado em uma superfície inclinada.
Perceba, porém, que tanto a normal quanto o atrito são forças que o plano exerce no bloco. E é a resultante dessas forças que queremos encontrar. Para que a resultante total seja zero, então a resultante da normal com o atrito devem cancelar o peso.
Portanto, o desenho que será nossa resposta deve ser aquele que, ao somarmos essas duas forças, resulte em uma resultante do plano (ou força de contato) necessariamente para cima, cancelando o peso.
RESPOSTA: E
QUESTÃO 3
(UFV) Um experimentador fez um estudo de deformação de uma mola em função de uma força aplicada e construiu o gráfico a seguir:
A relação matemática entre a intensidade da força (F) e a deformação (x), respeitadas as unidades mostradas no gráfico, pode ser expressa por:
a) F = 30x
b) F = 6x
c) F = (6/30x)
d) F = 5x
e) F = 2x
RESOLUÇÃO:
Vamos lembrar da fórmula que rege a força elástica: Fel = k . Δx. Entenda: podemos pegar qualquer ponto do gráfico para fazer nossas contas, porque k é constante. Na matemática, ele seria chamado de coeficiente angular da reta.
Então, aplicando a fórmula em um ponto qualquer:
20 = k . 4
k = 5 N/cm
Então, usando a fórmula novamente:
Fel = k . Δx
Fel = 5x
RESPOSTA: D
QUESTÃO 4
(UFPE) Um conjunto massa-mola desloca-se sob a ação de uma força F em uma superfície plana, sem atrito, conforme mostra a figura a seguir. A aceleração do conjunto é 5 m/s², a massa do bloco é 2 kg, e a distensão da mola permanece constante. Determine a distensão da mola, em centímetros, desprezando a massa da mola e assumindo que sua constante elástica vale 200 N/m.
RESOLUÇÃO:
Quando temos uma força aplicada diretamente em uma mola, isso significa que essa força tem o mesmo valor da força elástica da mola. Ou seja, essa força é calculada por k . Δx.
Sobre o bloco atuam três forças: a normal para cima, o peso para baixo e a força elástica para a direita. Sempre lembrando que a normal anula o peso.
Aqui, aplicamos o Princípio Fundamental da Dinâmica: a força resultante é igual à força elástica:
FR = Fel
m . |a| = k . Δx
2 . 5 = 200 . Δx
Δx = 0,05 m = 5 cm
QUESTÃO 5
(IFSC) Ao saltar de paraquedas, os paraquedistas são acelerados durante um intervalo de tempo, podendo chegar a velocidades da ordem de 200 km/h, dependendo do peso e da área do seu corpo. Quando o paraquedas abre, o conjunto (paraquedas e paraquedista) sofre uma força contrária ao movimento, capaz de desacelerar até uma velocidade muito baixa permitindo uma aterrissagem tranquila.
Assinale as alternativas(s) CORRETA(S).
01) A aceleração resultante sobre o paraquedista é igual à aceleração da gravidade.
02) Durante a queda, a única força que atua sobre o paraquedista é a força peso
04) O movimento descrito pelo paraquedista é um movimento com velocidade constante em todo o seu trajeto.
08) Próximo ao solo, com o paraquedas aberto, já com velocidade considerada constante, a força resultante sobre o conjunto (paraquedas e paraquedista) é nula.
16) Próximo ao solo, com paraquedas aberto, já com velocidade considerada constante, a força resultante sobre o conjunto (paraquedas e paraquedista) não pode ser nula; caso contrário, o conjunto (paraquedas e paraquedista) não poderia aterrissar.
32) A força de resistência do ar é uma força variável, pois depende da velocidade do conjunto (paraquedas e paraquedista).
RESOLUÇÃO:
01) FALSO. Para que um corpo em queda tenha aceleração resultante igual da gravidade, a única força que poderia atuar sobre o corpo seria o peso. Se não houvesse resistência do ar, a resultante seria igual ao peso (m . |a| = m . g). Porém, temos resistência do ar, então a aceleração não é igual à gravidade.
02) FALSO. Durante a queda temos a força da gravidade, mas também uma força de resistência do ar. Com isso, ele não cai com velocidade ou aceleração constantes.
04) FALSO. Enquanto o peso for maior que a força de resistência do ar, o veto da velocidade estará para baixo, assim como a aceleração. Isto é, ele acelera. Quando a força do ar for tão grande a ponto de igualar o peso, o corpo passa a descer em movimento uniforme (MRU), ou seja, sem aceleração.
08) VERDADEIRO. Quando o paraquedas abrir, a força do ar vai crescer abruptamente, ficando maior do que o peso. Com isso, o corpo continua descendo, mas brecando, com aceleração para cima. Depois, a velocidade vai reduzindo, a força do ar também reduz até igualar o peso (por consequência, resultante nula), fazendo com que ele desça com velocidade constante (MRU).
16) FALSO.
32) VERDADEIRO. Quanto maior a velocidade, maior a força do ar.
RESPOSTA: 40
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre força peso e força elástica. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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