Problemas resolvidos nas leis do movimento de Newton – Força normal
1. Um objeto está em repouso sobre uma mesa, conforme mostrado na figura abaixo. A massa do objeto é de 1 kg. A aceleração da gravidade é de 9.8 m/s² . Determine a força normal exercida pela mesa sobre o objeto.
Conhecido :
Massa (m) = 1 kg
Aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/ s²
Peso (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
Procura-se: força normal (N)
solução:
O objeto está em repouso sobre a mesa, portanto a força resultante sobre ele é zero (primeira ou segunda lei de Newton). O peso do objeto atua verticalmente para baixo, em direção ao centro da Terra. Deve haver outra força atuando sobre o objeto para equilibrar a força gravitacional . O objeto está em repouso sobre a mesa, de modo que a mesa exerce essa força para cima. A força exercida pela mesa é frequentemente chamada de força normal (N). Normal significa perpendicular.
Escolha a direção para cima como a direção y positiva. A força resultante sobre o objeto é:
∑ Fy = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = 9.8 Newton
A força normal exercida pela mesa sobre o objeto é de 9.8 N para cima.
2. Dois objetos estão em repouso sobre uma mesa. Massa do objeto 1 (m₁ ) = 1 kg, massa do objeto 2 (m₂ ) = 2 kg, aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/s² . Determine a magnitude e a direção da força normal exercida por m₂ sobre m₁ e a força normal exercida pela mesa sobre m₂.
Solução
Conhecido :
Massa do objeto 1 (m 1 ) = 1 kg
Massa do objeto 2 (m 2 ) = 2 kg
Aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/ s²
Peso do objeto 1 (w 1 ) = m 1 g = (1)(9.8 m/s 2 ) = 9.8 kg m/s 2 = 9.8 Newtons
Peso do objeto 2 (w 2 ) = m 2 g = (2)(9.8 m/s 2 ) = 19.6 kg m/s 2 = 19.6 Newtons
Procuram-se: N 1 e N 2
solução:
(a) Força normal exercida por m 2 sobre m 1 (N 1 )
N 1 = w 1 = 9.8 Newton
A direção de N 1 é para cima.
(b) Força normal exercida pela mesa sobre o m 2 (N 2 )
N₂ = w₁ + w₂ = 9.8 Newtons + 19.6 Newtons = 29.4 Newtons
A direção de N 2 é para cima.
3. Um objeto está em repouso sobre uma mesa. A massa do objeto é de 2 kg e a aceleração da gravidade é de 9.8 m/s² . A magnitude da força F é de 10 Newtons. Determine a magnitude e a direção da força normal exercida pela mesa sobre o objeto.
Solução
Conhecido :
Massa do objeto (m) = 2 kg
Aceleração devido à gravidade (g) = 9.8 m/ s²
Peso (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons
Força F (F) = 10 Newtons
Procura-se : magnitude e direção da força normal (N)
solução:
A direção da força normal é para cima.
Magnitude da força normal:
∑ F = 0
N – F – w = 0
N = F + w
N = 10 Newtons + 20 Newtons
N = 30 Newton
4. Um objeto está em repouso sobre uma mesa. A massa do objeto é de 1 kg, a aceleração da gravidade é de 9,8 m/s² , a força F₁ é de 10 N e a força F₂ é de 20 N. Determine a magnitude e a direção da força normal exercida pela mesa sobre o objeto. g = 9.8 m/ s²
Solução
Conhecido :
Massa (m) = 1 kg
Aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/ s²
Peso (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
F1 = 10 Newtons
F2 = 20 Newtons
Procura-se: magnitude e direção da força normal (N)
solução:
A direção da força normal é para cima.
Magnitude da força normal:
∑ F = 0
N – F 2 – w + F 1 = 0
N = F 2 + w – F 1
N = 20 Newtons + 9.8 Newtons – 10 Newtons
N = 19.8 Newton
5. Massa do objeto (m) = 2 kg, aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/s² , ângulo = 30 ° . Determine a magnitude e a direção da força normal exercida sobre o objeto.
solução:
w é o peso, wx é a componente horizontal do peso, wy é a componente vertical do peso e N é a força normal.
Conhecido :
massa (m) = 2 kg
aceleração da gravidade (g) = 9.8 m/ s²
peso (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons
w x = w sen 60 o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 Newtons
w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newtons
Procura-se: força normal (N)
solução:
∑ F = 0
N – w y = 0
N = w y
N = 9.8 Newton
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- Massa e peso
- Força normal
- Segunda lei do movimento de Newton
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- O movimento de dois corpos com a mesma aceleração sobre uma superfície horizontal rugosa sob a ação da força de atrito.
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- O movimento dos corpos é conectado por cordas e polias.
- Dois corpos com a mesma magnitude de aceleração
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