Lista 4.32: Torque, alavancas e equilíbrio de corpos extensos

01. (Enem 2013) Retirar a roda de um carro é uma tarefa facilitada por algumas características da ferramenta utilizada, habitualmente denominada chave de roda. As figuras representam alguns modelos de chaves de roda:

Em condições usuais, qual desses modelos permite a retirada da roda com mais facilidade?

a) 1, em função de o momento da força ser menor.

b) 1, em função da ação de um binário de forças.

c) 2, em função de o braço da força aplicada ser maior.

d) 3, em função de o braço da força aplicada poder variar.

e) 3, em função de o momento da força produzida ser maior.

02. (Enem 2015) Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a mediação da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos?

03. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein – SP) Uma bailarina de massa 50 kg encontra-se apoiada em um dos pés num dos extremos de uma viga retangular de madeira cuja distribuição da massa de 100 kg é homogênea. A outra extremidade da viga encontra-se ligada a um cabo de aço inextensível, de massa desprezível e que faz parte de um sistema de polias, conforme a figura. Sabendo que o sistema encontra-se em equilíbrio estático, determine, em unidades do SI, a massa M que está suspensa pelo sistema de polias.

04. (Enem 2016) A figura mostra uma balança de braços iguais, em equilíbrio, na Terra, onde foi colocada uma massa m, e a indicação de uma balança de força na Lua, onde a aceleração da gravidade é igual a 1,6 m/s², sobre a qual foi colocada uma massa M.

A razão das massas M/m é

06. (Encceja 2017) A imagem representa uma balança utilizada para a medida da massa de uma fruta. A massa colocada no prato direito da balança é de 100 g e o sistema encontra-se em equilíbrio.

A massa dessa fruta, em grama, é

07. A figura a seguir mostra uma árvore que sofreu uma poda drástica e perdeu a parte esquerda da sua copa. Após a poda, o centro de massa (CM) da árvore passou a ser à direita do eixo do tronco. Uma forte rajada de vento exerce uma força horizontal sobre a árvore, atuando ao longo de uma linha que fica a uma altura h da raiz.

Para que a árvore permaneça em equilíbrio estático é necessário que tanto a força quanto o torque resultante na árvore sejam nulos. O torque de uma força com relação a um ponto O é dado pelo produto do módulo da força pelo seu braço, que é a distância do ponto O à linha de ação da força.

Assim, qual é o conjunto de forças agindo nas raízes dessa árvore que poderia garantir seu equilíbrio estático?

08. ETEC-SP (2013) - Chiquinha Gonzaga, a primeira mulher a reger uma orquestra no Brasil, foi também excelente pianista. Embora um piano possua cordas, ele é classificado como um instrumento de percussão, já que cada corda é golpeada por um pequeno martelo. Individualmente, cada tecla é uma alavanca apoiada entre os extremos, portanto, enquanto a pianista pressiona com o dedo um dos extremos da alavanca, o outro extremo exerce força sobre o mecanismo que aciona o pequeno martelo, como mostra a figura. Considerando-se as dimensões indicadas na tecla representada na figura, ao se aplicar com o dedo uma força vertical de intensidade 2 N, transfere-se ao mecanismo do martelo uma força vertical, vol- tada para cima, de intensidade:

09. Ao suspender um dos lados de um piano, a força necessária é de 800 N. Utilizando uma alavanca de ferro de massa desprezível, uma pessoa poderia executar essa força.

a) Qual é o tipo de alavanca usada pela pessoa?

b) Suponha que a pessoa tenha usado um apoio a 40 cm dos pés do piano suspenso. Qual o valor da força aplicada do outro lado da alavanca, a 1,30 m de distância de apoio?

a) E se a distância fosse maior, com 1,60 m, qual seria a força aplicada pela pessoa?

10. (MACK-SP) Querendo-se arrancar um prego com um martelo, conforme mostra a figura, qual das forças indicadas (todas elas de mesma intensidade) será mais eficiente?

11. Uma pessoa ao mover areia com o auxílio de uma pá, mantém a mão próxima ao corpo em uma posição fixa, como mostrado na figura ao lado.

a) Identifique o tipo de alavanca usado nesse sistema.

b) Supondo que as mãos da pessoa estejam distanciadas 50 cm e a pá tenha 110 cm de comprimento, qual a força que a pessia precisa aplicar na pá para levantar 10 kg de areia?

12. (Enem 2018) As pessoas que utilizam objetos cujo princípio de funcionamento é o mesmo do das alavancas aplicam uma força, chamada de força potente, em um dado ponto da barra, para superar ou equilibrar uma segunda força, chamada de resistente, em outro ponto da barra. Por causa das diferentes distâncias entre os pontos de aplicação das forças, potente e resistente, os seus efeitos também são diferentes. Afigura mostra alguns exemplos desses objetos.

Em qual dos objetos a força potente é maior que a força resistente?