Estática: equilíbrio, torque e alavancas

Física, 1ª série: Estática: equilíbrio, torque e alavancas

1. Em uma praça, Ana (30 kg) e Beto (40 kg) brincam em uma gangorra homogênea apoiada no centro. Ana está sentada a 2,0 m do apoio, como mostra a figura.

   

   Para que a gangorra fique em equilíbrio na horizontal, Beto deve sentar-se do outro lado, a uma distância x do apoio igual a

   1. a2,0 m
   2. b1,5 m
   3. c2,7 m
   4. d0,75 m
   5. e1,0 m

2. O manual de um carro informa que os parafusos das rodas devem ser apertados com um torque de 120 N · m. Usando uma chave de roda de 40 cm de comprimento, a menor força que uma pessoa deve aplicar na ponta da chave, perpendicularmente a ela, é

   1. a300 N
   2. b30 N
   3. c480 N
   4. d48 N
   5. e3,0 N

3. As alavancas são classificadas pela posição relativa do ponto de apoio, da força potente (aplicada por quem usa) e da força resistente (a carga a vencer). A associação correta entre o objeto e o tipo de alavanca é

   1. atesoura: inter-resistente; carrinho de mão: interfixa; pinça de sobrancelha: interpotente.
   2. btesoura: inter-resistente; carrinho de mão: interpotente; pinça de sobrancelha: interfixa.
   3. ctesoura: interfixa; carrinho de mão: interpotente; pinça de sobrancelha: inter-resistente.
   4. dtesoura: interpotente; carrinho de mão: inter-resistente; pinça de sobrancelha: interfixa.
   5. etesoura: interfixa; carrinho de mão: inter-resistente; pinça de sobrancelha: interpotente.

4. O antebraço funciona como uma alavanca articulada no cotovelo. Na situação da figura, uma pessoa segura uma bola de peso 20 N com o antebraço na horizontal. Despreze o peso do próprio antebraço.

   

   A intensidade da força F que o bíceps precisa exercer para manter o antebraço em equilíbrio e o tipo dessa alavanca são

   1. a160 N; alavanca interpotente.
   2. b80 N; alavanca interfixa.
   3. c20 N; alavanca inter-resistente.
   4. d160 N; alavanca interfixa.
   5. e2,5 N; alavanca interpotente.

5. Fisioterapeutas orientam que, para erguer uma caixa pesada do chão, a pessoa deve dobrar os joelhos e manter a caixa junto ao corpo, em vez de curvar o tronco com as pernas esticadas. A mesma lógica vale para mochilas escolares: carregar muito peso afastado das costas aumenta o risco de dores lombares. Do ponto de vista da física, essa orientação se justifica porque

   1. adobrar os joelhos diminui o peso da caixa, já que parte dele passa a ser sustentada pelas pernas e, através delas, pelo chão.
   2. bcurvar o tronco faz a força peso da caixa deixar de ser vertical, o que alivia a coluna.
   3. caproximar a carga da coluna reduz o braço de alavanca do peso e, portanto, o torque que os músculos das costas precisam equilibrar.
   4. do torque de uma força depende apenas da sua intensidade, e não da distância ao eixo de rotação.
   5. emanter a carga junto ao corpo aumenta o braço de alavanca, o que reduz a força muscular exigida.

6. Uma prancha homogênea de 4,0 m e peso 200 N está apoiada, pelas pontas, em dois cavaletes A e B. Um pintor de peso 600 N está de pé sobre ela, a 1,0 m de A, como mostra a figura.

   

   As forças que os cavaletes A e B exercem sobre a prancha valem, respectivamente,

   1. a600 N e 200 N
   2. b250 N e 550 N
   3. c550 N e 250 N
   4. d400 N e 400 N
   5. e450 N e 350 N

7. Caminhões altos carregados com muita carga no teto da carroceria tombam com mais facilidade em curvas do que caminhões com a carga mais baixa. Um corpo apoiado em uma superfície tende a tombar quando

   1. aa vertical que passa pelo seu centro de gravidade sai da base de apoio, o que ocorre com inclinações menores quanto mais alto for esse centro.
   2. bo centro de gravidade fica abaixo da base de apoio, o que torna o equilíbrio instável.
   3. ca velocidade é alta, porque o peso aumenta com a velocidade do veículo na curva.
   4. dsua massa total ultrapassa um valor limite, independentemente da altura do centro de gravidade e da largura da base de apoio do veículo.
   5. ea base de apoio é larga, porque o peso se espalha e deixa de atuar em um único ponto.

8. Uma placa de peso 80 N está pendurada por dois fios iguais, presos ao teto e unidos em um ponto acima da placa, como mostra a figura. Cada fio forma 30° com o teto (sen 30° = 0,50; cos 30° ≈ 0,87).

   

   A tração em cada fio vale

   1. a69 N
   2. b160 N
   3. c40 N
   4. d80 N
   5. e46 N

9. Se a força resultante sobre um corpo é nula, ele está necessariamente parado.

   (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

10. As maçanetas das portas ficam na borda oposta às dobradiças.

    a) Uma pessoa empurra a porta, perpendicularmente a ela, com uma força de 20 N aplicada a 0,80 m das dobradiças. Calcule o torque dessa força em relação ao eixo das dobradiças.

    b) Que força seria necessária para produzir o mesmo torque se ela empurrasse a 0,10 m das dobradiças?

    c) Explique, com base nesses resultados, por que a maçaneta é colocada longe das dobradiças e por que é difícil abrir uma porta empurrando-a de lado, quase paralelamente à sua superfície.

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