Capítulo 12 - Equilíbrio

2. Um grupo de estudantes de Física, cujos pesos estão indicados em newtons na figura ao lado, está equilibrado em uma gangorra: Qual o número do estudante que provoca o maior torque em torno do eixo de rotação que passa pelo ponto de apoio “f” no sentido (a) para fora da página e (b) para dentro da página?

3. Uma corda de massa desprezível está esticada horizontalmente entre dois suportes separados por 3,44 m. Quando um objeto pesando 3.160 N é pendurado no centro da corda, ela arqueia 35,0 cm. Qual é a tensão na corda?

5. Na figura ao lado, uma esfera uniforme de massa 0,85 kg e raio 4,2 cm é mantida em repouso por uma corda de massa desprezível, presa a uma parede vertical sem atrito a uma distância L= 8,0 cm acima do centro de massa da esfera. Determine (a) a tração na corda e (b) a força que a parede exerce sobre a esfera. 6. Um andaime com 60 kg de massa e 5,0 m de comprimento é mantido numa posição horizontal por um cabo vertical em cada extremidade. Um limpador de janelas com 80 kg de massa está em pé sobre o andaime a 1,50 m de distância de uma das extremidades. Qual é a tensão (a) no cabo mais próximo e (b) no cabo mais afastado do limpador?

7. Um mergulhador pesando 580 N está em pé na extremidade de um trampolim de comprimento L = 4,5 m e massa desprezível. O trampolim está preso em dois pedestais separados por uma distância d = 1,5 m. Das forças que atuam sobre o trampolim, quais são (a) o módulo e (b) o sentido da força exercida pelo pedestal da esquerda e (c) o módulo e (d) o sentido da força exercida pelo pedestal da direita? Que pedestal está sendo (e) esticado e (f) comprimido?

9. Um bastão de um metro de comprimento está em equilíbrio na horizontal sobre a lâmina de uma faca na marca de 50 cm. Com duas moedas de 5,0 g cada empilhadas sobre a marca de 12 cm, observa-se que o bastão fica em equilíbrio horizontal na marca de 45,5 cm. Qual a massa do bastão? 11. Um limpador de janelas de 75 kg usa uma escada de 10 kg com 5,0 m de comprimento. Ele coloca uma extremidade da escada no chão a 2,5 m de uma parede, encosta a extremidade superior da escada em uma janela rachada e sobe na escada. Ele está a 3,0 m para cima ao longo da escada quando a janela se quebra. Despreze o atrito entre a escada e a janela e suponha que a base da escada não escorrega. Quando a janela está na iminência de quebrar, quais são: (a) o módulo da força da escada sobre a janela, (b) o módulo da força do chão sobre a escada e (c) o ângulo, em relação à horizontal, desta força sobre a escada?

13. As forças 1F

, 2F

e 3F

atuam sobre a estrutura cuja vista

superior está mostrada na figura ao lado: Desejamos colocar a estrutura em equilíbrio aplicando uma quarta força no ponto “P”.

esta quarta força tem componentes vetoriais hF

e vF

. São dados a

= 2,0 m, b = 3,0 m, c = 1,0 m, 1F = 20 N, 2F = 10 N, e 3F = 5,0 N.

Determine (a) hF , (b) vF e (c) d.

15. A figura ao lado mostra as estruturas anatômicas na parte inferior da perna e do pé que, estão envolvidas quando ficamos apoiados na ponta do pé, com o calcanhar levemente levantado de modo que o pé efetivamente esteja efetivamente em contato com o piso em apenas um ponto, mostrado na figura como P. Suponha que as distâncias a = 5,0 cm, b = 15 cm e o peso da pessoa P = 900N. Das forças que atuam sobre o pé, quais são (a) o módulo e (b) o sentido da força do músculo da panturrilha no ponto “A” e (c) o módulo e (d) o sentido da força dos ossos inferiores da perna no ponto “B”? 19. Na figura ao lado direito, qual é o módulo da força necessária para erguer a roda sobre um degrau de altura h= 3,00 cm quando aplicada em seu eixo? O raio da roda é r = 6,00 cm, e sua massa 0,800 kg.

21. Na figura à esquerda, uma extremidade de uma viga uniforme de peso igual a 222 N está presa a uma parede por uma dobradiça; a outra extremidade é presa por um fio que faz ângulos de 30º com a viga e com a parede. Determine: (a) a tensão no fio e as componentes (b) horizontal e (c) vertical da força da dobradiça sobre a viga.

23. O sistema da figura à direita está em equilíbrio. Um bloco de concreto de massa 225 kg está pendurado na extremidade de uma escora de 45 Kg de massa: Para os ângulos Φ = 30º e θ = 45º, determine: (a) a tensão (T) no cabo e as componentes (b) horizontal e (c) vertical da força da dobradiça sobre a escora.

43. Na figura à esquerda, uma esfera de 10 kg está presa por um cabo sobre um plano inclinado sem atrito em um ângulo θ = 45º em relação à horizontal. O ângulo Φ é igual a 25º. Calcule a tensão no cabo.

47. A força da figura à esquerda mantém o bloco de 6,40 kg e as polias em equilíbrio. As polias têm massas e forças de atrito desprezíveis. Determine a tração T no cabo mais de cima. (Quando um cabo é enrolado em torno de uma semicircunferência de uma polia, o módulo de sua força sobre a polia é o dobro da tensão no cabo).