Exercícios: Equilíbrio de forças

Completa a frase: «Dizemos que um corpo está em equilíbrio quando todas as forças que atuam sobre ele se $\dots$ entre si, de modo que a força resultante é $\dots$».

O Jorge empurra uma caixa para a direita com $3\ \text{N}$ e a Elena empurra-a também para a direita com $4\ \text{N}$, como se mostra na figura.

1. a) Calcula a força resultante sobre a caixa.
2. b) Para onde se moverá a caixa?

Duas crianças empurram uma mesa em sentidos opostos: uma exerce $10\ \text{N}$ para a direita e a outra, $6\ \text{N}$ para a esquerda, como se mostra na figura.

1. a) Quanto vale a força resultante sobre a mesa?
2. b) Para que lado se move a mesa?

No jogo da tração à corda, a equipa da Inês puxa a corda com $500\ \text{N}$ para a esquerda e a equipa do Óscar, com $500\ \text{N}$ para a direita, como se mostra na figura.

1. a) Quanto vale a força resultante sobre a corda?
2. b) Quem ganha o jogo neste momento?

Um candeeiro está pendurado no teto sem se mover, como se mostra na figura.

1. a) Nomeia as duas forças que atuam sobre ele e indica para onde aponta cada uma.
2. b) O candeeiro está em equilíbrio? Justifica.

Um livro está imóvel em cima da mesa, como se mostra na figura.

Atua alguma força sobre ele? Indica as forças presentes e explica por que razão o livro não se move.

Completa a frase: «Quando duas forças têm a mesma direção e sentidos opostos, a força resultante é a $\dots$ dos seus valores e aponta no sentido da força $\dots$». Dá depois um exemplo com números.

Duas crianças empurram um comboio de brincar. Se ambas empurrarem no mesmo sentido, uma com $2\ \text{N}$ e a outra com $5\ \text{N}$, quanto vale a força resultante? E se a segunda criança empurrar em sentido oposto com os seus $5\ \text{N}$?

Sobre uma caixa atuam três forças na mesma direção: $2\ \text{N}$ e $3\ \text{N}$ para a direita, e $5\ \text{N}$ para a esquerda.

1. a) Calcula a força resultante sobre a caixa.
2. b) A caixa vai mover-se? Justifica.

Dois cães puxam um brinquedo de corda: o maior puxa para a esquerda com $45\ \text{N}$ e o pequeno, para a direita com $40\ \text{N}$.

1. a) Calcula a força resultante sobre o brinquedo e indica para onde se move.
2. b) Que força adicional teria de fazer o cão pequeno para que o brinquedo ficasse em equilíbrio?

Um vaso com flores pesa $20\ \text{N}$ e está pendurado, parado, num gancho.

1. a) Que força exerce o gancho sobre o vaso?
2. b) Se o mesmo vaso estivesse pendurado em dois ganchos que dividissem o peso de forma igual, que força exerceria cada gancho?

Uma gaveta é empurrada para a direita com $8\ \text{N}$.

1. a) Que força seria necessário acrescentar para que a gaveta ficasse em equilíbrio?
2. b) E se, além dos $8\ \text{N}$, houvesse outros $2\ \text{N}$ a empurrar no mesmo sentido?

O Bruno e a Cláudia empurram uma caixa no mesmo sentido, com $15\ \text{N}$ e $20\ \text{N}$, enquanto o atrito com o chão vale $30\ \text{N}$ em sentido oposto.

1. a) Calcula a força resultante sobre a caixa.
2. b) A caixa move-se? Justifica.

Um drone mantém-se parado no ar, sem subir nem descer. O seu peso é de $50\ \text{N}$, como se mostra na figura.

1. a) Quanto vale a força para cima exercida pelas suas hélices?
2. b) Para começar a subir, essa força deve ser maior, menor ou igual ao peso? Justifica.

Um baloiço está suspenso por duas correntes iguais. O baloiço pesa $40\ \text{N}$ e o João, sentado e imóvel, pesa $360\ \text{N}$, como se mostra na figura.

1. a) Que força total exercem as correntes para cima?
2. b) Se o esforço for dividido em partes iguais, que força suporta cada corrente?

Duas pessoas empurram um carrinho de compras no mesmo sentido, com $60\ \text{N}$ e $40\ \text{N}$, e o atrito vale $70\ \text{N}$.

1. a) Calcula a força resultante sobre o carrinho.
2. b) O carrinho avança?
3. c) Quanto teria de valer o atrito para que o carrinho ficasse em equilíbrio?

Na final de tração à corda participam três alunos por equipa. A equipa vermelha puxa para a esquerda com forças de $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ e $160\ \text{N}$; a equipa azul, para a direita com $145\ \text{N}$, $155\ \text{N}$ e $140\ \text{N}$.

1. a) Calcula a força total de cada equipa.
2. b) Quanto vale a força resultante e para onde aponta?
3. c) De que força adicional necessita a equipa que está a perder para equilibrar a corda?

Empurras um armário para a direita com $12\ \text{N}$ e ele não se move.

1. a) Quanto vale a força resultante sobre o armário?
2. b) Quanto vale a força de atrito e para onde aponta?
3. c) Se empurrares com $30\ \text{N}$ e continuar sem se mover, quanto vale agora o atrito? Explica o que tem o atrito de particular de acordo com estes resultados.

Uma loja quer pendurar no teto um candeeiro que pesa $120\ \text{N}$. Dispõe de cabos que aguentam, no máximo, $50\ \text{N}$ cada um.

1. a) Se pendurasse o candeeiro num único cabo, aguentaria? Justifica.
2. b) E com dois cabos que dividam o peso de forma igual? Justifica com o cálculo.
3. c) Quantos cabos é necessário colocar, no mínimo?

Numa mesa de air-hockey, um disco situado sobre a linha que une as duas balizas (em extremos opostos da mesa) recebe dois empurrões em simultâneo: $6\ \text{N}$ na direção da baliza A e $10\ \text{N}$ na direção da baliza B.

1. a) Calcula a força resultante sobre o disco.
2. b) Que terceira força, em intensidade e sentido, seria necessário aplicar para que o disco ficasse em equilíbrio?
3. c) Se o disco estava parado e aplicarmos essa terceira força, irá mover-se?

Lê esta afirmação: «Se a força resultante sobre um corpo é zero, é porque não atua nenhuma força sobre ele».

1. a) Pensa numa mochila pendurada num cabide e explica por que razão a afirmação é falsa.
2. b) Escreve a afirmação corrigida.
3. c) Dá outro exemplo do dia a dia de um corpo em equilíbrio sobre o qual atuem, pelo menos, duas forças.

Uma grua mantém pendurada e parada uma viga que pesa $800\ \text{N}$, como se mostra na figura.

1. a) Que força exerce o cabo da grua sobre a viga?
2. b) Para começar a descer a viga devagar, o cabo deve puxar com uma força maior ou menor do que o peso? Justifica a resposta.
3. c) Se, ao descer, o cabo puxar com $750\ \text{N}$, quanto vale a força resultante sobre a viga e para onde aponta?

O Tomás e a Matilde empurram um sofá para a direita com $60\ \text{N}$ e $50\ \text{N}$, e o atrito com o chão vale $100\ \text{N}$.

1. a) Calcula a força resultante sobre o sofá. Ele move-se?
2. b) Para que o sofá fique em equilíbrio, que força teria de exercer o pai deles e em que sentido?
3. c) Se, em vez disso, o pai empurrar no mesmo sentido que eles com $40\ \text{N}$, quanto vale a força resultante?

O toldo de uma banca de mercado pesa $80\ \text{N}$ e está pendurado por duas cordas iguais que distribuem o peso por igual.

1. a) Que força suporta cada corda?
2. b) As cordas aguentam no máximo $50\ \text{N}$: servem para o toldo?
3. c) O vendedor acrescenta uma lona e o conjunto passa a pesar $120\ \text{N}$. Se quiser que cada corda continue a suportar o mesmo, de quantas cordas precisa, no mínimo? Justifica com o cálculo.