Questões de Concurso sobre Máquina de Atwood e Associação de Blocos

Um cilindro maciço de massa 8,0 kg e raio 20 cm encontra-se sobre uma superfície horizontal rugosa e está ligado, por meio de uma corda leve e inextensível, a um pequeno bloco de massa 3,0 kg suspenso verticalmente.

A corda passa por uma polia ideal (sem massa e sem atrito). O cilindro move-se sem escorregar, realizando rolamento puro.

Adote: g = 10 m/s².

Determine o módulo da aceleração do bloco.

Considere um sistema de três blocos de massas 𝑚₁, 𝑚₂ e 𝑚₃ conectados como mostra a figura abaixo. As massas das cordas e da polia são desprezíveis e não há atrito entre as superfícies dos blocos e da mesa e nem entre a corda e a polia. Considerando 𝑚₁ = 4kg, 𝑚₂ = 7kg e 𝑚₃ = 3kg, qual a aceleração sistema?

Quais são as principais vantagens do uso de polias em sistemas de transmissão por correia?

O sistema mostrado na figura a seguir está em repouso.

Os fios e as roldanas são ideais, todos os atritos são desprezíveis, as esferas têm massas iguais e os blocos têm massa m e m', sendo m > m`.

Se o fio que prende a esfera da esquerda à roldana se romper, os blocos passarão a deslizar sobre o piso horizontal para a direita e a tensão no fio que prende um ao outro se tornará igual a T. No entanto, se o fio que prende a esfera da direita à roldana se romper, os blocos passarão a deslizar para a esquerda e a tensão no fio, que prende um ao outro, se tornará igual a T`.

Essas tensões T e T` são tais que:

O sistema mostrado na figura a seguir está em repouso.

Os fios e as roldanas são ideais, todos os atritos são desprezíveis, as esferas têm massas iguais e os blocos têm massa m e m', sendo m > m`.

Se o fio que prende a esfera da esquerda à roldana se romper, os blocos passarão a deslizar sobre o piso horizontal para a direita e a tensão no fio que prende um ao outro se tornará igual a T.

No entanto, se o fio que prende a esfera da direita à roldana se romper, os blocos passarão a deslizar para a esquerda e a tensão no fio, que prende um ao outro, se tornará igual a T`.

Essas tensões T e T` são tais que:

No sistema representado na figura a seguir, o bloco, que possui densidade igual a 2,0 g/cm³ e volume igual a 5,0 cm³, está totalmente imerso em um líquido cuja massa específica é igual a 0,8 g/cm³. O bloco se encontra suspenso no líquido, em equilíbrio estático, através de uma linha inextensível, de massa desprezível, que passa por uma polia ideal e se fixa a uma mola de constante elástica 0,1 N/m.

Considerando o módulo da aceleração gravitacional local igual a 10 m/s², qual é a deformação sofrida pela mola?

Um equipamento de içamento precisa ser redesenhado para que a força de tração no cabo seja apenas 25% da força que seria necessária usando apenas uma polia fixa (que só muda a direção da força). Considere condições ideais: corda inextensível, polias sem atrito e de peso desprezível. O sistema pode usar uma polia fixa no topo e um certo número de polias móveis acopladas à carga. Assinale quantas polias móveis são necessárias.

A Figura mostra uma armação conhecida como Máquina de Atwood, composta de dois blocos de massas m e M, interligados por um fio ideal que, por sua vez, passa por uma polia com momento de inércia I e raio r.

Disponível em https://www.infoescola.com/mecanica/maquina-de-atwood/exercicios/. Acesso em 05/05/2025.

Considerando aceleração da gravidade igual a g, avalie se as seguintes afirmativas são Verdadeiras (V) ou Falsas (F) com relação à aceleração angular da polia.

( ) É diretamente proporcional a g.

( ) É inversamente proporcional ao raio da polia.

( ) É diretamente proporcional ao momento de inércia da polia.

As afirmativas são, respectivamente,

A Figura mostra um plano inclinado cuja superfície, desprovida de atrito, forma um ângulo θ com a horizontal. Um bloco de massa m está apoiado em sua superfície e unido por meio de um fio ideal a outro bloco de massa M, pendurado verticalmente.

Elaborado pelo autor.

A polia por onde a corda passa é ideal e a aceleração da gravidade no local é constante e igual a g.

Para o módulo da aceleração que os dois blocos adquirem, avalie as afirmações em Verdadeiras (V) ou Falsas (F).

( ) É igual para os dois blocos.

( ) É diretamente proporcional a g.

( ) É inversamente proporcional à soma m + M.

As afirmativas são, respectivamente,

A figura representa quatro blocos de massas iguais a 10 kg apoiados em um plano horizontal perfeitamente liso. Aplica-se ao corpo A uma força horizontal F = 8 N.

O módulo da força que o corpo C exerce sobre o corpo B tem módulo igual a

A Máquina de Atwood é uma ferramenta experimental valiosa para determinar a aceleração de um conjunto de massas. Considere uma configuração idealizada na qual o fio é inextensível, as massas tanto do fio quanto da roldana são desconsideradas e não há atrito ou resistência do ar. O sistema é composto por duas massas, 𝑀=4 𝑘𝑔 e 𝑚=1 𝑘𝑔, como ilustrado na Figura 4 abaixo:

Figura 4

Utilizando 𝑔=10𝑚/𝑠², a aceleração das massas e a força de tensão no fio, respectivamente, são:

Nossa vida é permeada por diversas máquinas, sendo que em Mecânica, as mesmas são consideradas como um dispositivo que altera a direção e/ou a intensidade de uma força, com o objetivo de realizar uma tarefa específica. Uma das principais características das máquinas simples é o ganho mecânico que equivale à razão entre o módulo da força aplicada à máquina e o módulo da força exercida pela máquina.

Fonte: LOPES, S.; ROSSO, S. Ciências da Natureza − evolução e universo. São Paulo: Editora Moderna, 2020.

No caso da polia fixa (I) e da polia móvel (II), identifique corretamente quanto corresponde o ganho mecânico.

Considere dois blocos de madeira, A e B, de 5 kg e 2 kg ; respectivamente, dispostos nas superfícies inclinadas em 30º e 60º como é mostrado na imagem a seguir. Os blocos estão conectados entre si por um cabo sem massa e inextensível, o qual passa pela polia ideal C e a massa menor está ligada à mola. Considerando a ação vertical da gravidade (assuma g = 9,8 m/s²) atuando nesse sistema mecânico e que, para esticar a mola em apenas um milímetro é necessária uma força de 0,3 N atuando em suas extremidades, analise as afirmações a seguir. Marque V, para verdadeiras, e F, para falsas:

( )A mola deve ser comprimida em, aproximadamente, 25 mm.

( )A mola deve ser esticada em, aproximadamente, 25 mm.

( )A força resultante da ação dos ramos do cabo no suporte C deve ser, aproximadamente, 48 N.

( )A força resultante da ação dos ramos do cabo no suporte C deve ser, aproximadamente, 24 N.

( )Ao considerar a ação da força de atrito em todas as superfícies de contato, observa-se que a deformação da mola deve ser maior em dez vezes.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:

Um sistema de multiplicação de força exige o emprego de polias para redirecionar e dividir forças e é o ângulo formado entre as cordas, uma vez que essas polias estão fixas ao sistema elas não acompanham a carga, apenas desviam a força. O sistema "T" é um tipo de sistema multiplicador de força onde as polias se movem em sentido inverso, proporcionando vantagem mecânica de qualquer tipo de classe. A respeito do funcionamento do sistema "T", assinale a alternativa correta.

Para realizar uma limpeza na indústria, a operária precisou empurrar dois equipamentos que estavam encostados, conforme apresentado na imagem a seguir:

Ambos os equipamentos estavam apoiados sobre uma superfície horizontal, na qual o atrito pode ser desprezado. Para mudar os equipamentos de lugar, a operária aplicou uma força horizontal com 50 N de intensidade. Sobre o exposto, é correto afirmar que:

Um estudante de Física deseja elevar um objeto utilizando um sistema composto por N polias ideais e um fio, também ideal. Após a suspensão ele deseja mantê-lo equilibrado utilizando um contrapeso na outra extremidade do fio, cuja massa é de 500 g. Considerando-se que uma das polias será fixa, utilizada apenas para redirecionar a força no fio de modo a levantar o objeto, qual será a massa máxima a ser sustentada por esse sistema se o estudante utilizar 5 polias? Considere g = 10,0 m/s².

Um bloco A de massa 𝑚₁ está sobre uma mesa horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a mesa é 𝜇_𝑘. Um fio inextensível e de massa desprezível, conectado ao bloco A, passa por uma polia de massa e atrito desprezíveis. Na outra extremidade do fio, está um bloco B de massa 𝑚₂, suspenso. Quando o bloco A desliza sobre a mesa, puxado pelo bloco B, a tensão no fio é igual a

Na figura abaixo, as massas dos blocos são m1 = 2 kg, m2= 3 kg e m3= 5 kg, o peso das polias são desprezíveis e não apresentam atrito, e adotando g = 10 m/s2.

Com base nisso, a aceleração adquirida pelo bloco m2 é

No sistema apresentado a seguir, têm-se dois corpos A e B, de massas, respectivamente, iguais a 16 kg e 20 kg. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico entre o bloco B e a superfície valem, respectivamente, 0,3 e 0,2. Considerando o cabo e a polia ideais e o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s², é correto afirmar que, após o sistema ser abandonado do repouso.

Dados: cos θ = 0,8 e sen θ = 0,5

Um experimento utiliza um trilho de ar para estudar o movimento de um carro de massa M conectado por um fio ideal, que passa por uma polia também ideal, a um conjunto composto por uma massa aferida e um suporte com uma massa total m. Dois sensores são colocados no caminho percorrido pelo carro na horizontal, enquanto o conjunto massa + suporte desce na vertical por uma distância h até tocar a bancada do laboratório. O conjunto encontra-se em repouso pela ação de um eletroímã e, ao ser iniciado o experimento, o carro percorre uma distância d até passar pelo primeiro sensor que inicia a medida do intervalo de tempo até o sensor 2 obtendo um valor T. Considerando-se que o atrito é desprezível e g a aceleração gravitacional, a distância que separa os dois sensores deve ser de: