Leis de Newton
Lista de 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Leis de Newton com questões de Vestibulares.
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1.(Unesp) Assinale a alternativa que apresenta o enunciado da Lei da Inércia, também conhecida como Primeira Lei de Newton.
- Qualquer planeta gira em torno do Sol descrevendo uma órbita elíptica, da qual o Sol ocupa um dos focos.
- Dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
- Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário.
- A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que nele atuam, e tem mesma direção e sentido dessa resultante.
- Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que sobre ele estejam agindo forças com resultante não nula.
Resposta: E
Resolução:
2. (Unesp) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para previnir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:
- Primeira Lei de Newton.
- Lei de Snell.
- Lei de Ampère.
- Lei de Ohm.
- Primeira Lei de Kepler.
Resposta: A
Resolução: A primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, afirma que um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento em linha reta com velocidade constante, a menos que seja submetido a uma força resultante.
No caso de um acidente de carro, o carro para repentinamente, mas os ocupantes do carro continuam em movimento devido à sua inércia. O cinto de segurança impede que os ocupantes do carro sejam arremessados para frente, o que pode causar lesões graves.
As demais alternativas são incorretas:
(B) A lei de Snell é uma lei da óptica que descreve a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração da luz ao passar de um meio para outro.
(C) A lei de Ampère é uma lei da eletrodinâmica que descreve a força magnética que atua em um condutor percorrido por uma corrente elétrica.
(D) A lei de Ohm é uma lei da eletricidade que descreve a relação entre a tensão elétrica, a corrente elétrica e a resistência elétrica.
(E) A primeira lei de Kepler é uma lei da astronomia que descreve o movimento dos planetas ao redor do Sol.
3. (UFMG) A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49N.
Pode-se, então, afirmar que o pacote de arroz:
- atrai a Terra com uma força de 49N.
- atrai a Terra com uma força menor do que 49N.
- não exerce força menor do que 49N.
- repele a Terra com uma força de 49N.
- repele a Terra com uma força menor do que 49N.
Resposta: A
Resolução:
4. (Unitau) Um trenó de massa igual a 10 kg é puxado por uma criança por meio de uma corda que forma um âgulo de 45◦ com a linha do chão. Se a criança aplicar uma força de 60N ao longo da corda, considerando g = 9, 81m/s2, indique a alternativa que contém a afirmação correta:
- As componentes horizontal e vertical da força aplicada plea criança são iguais e valem 30N.
- As componentes são iguais e valem 42, 4N.
- A força vertical é tão grande que ergue o trenó.
- A componente horizontal da força vale 42, 4N e o vertical vale 30, 0N.
- O componente vertical é 42, 4N e o horizontal vale 30, 0N.
Resposta: B
Resolução: Para resolver este problema, primeiro, precisamos decompor a força aplicada pela criança na direção horizontal e vertical, considerando o ângulo de 45 graus.
A força aplicada pela criança é de 60 N. Vamos decompor essa força em suas componentes horizontal (Fh) e vertical (Fv).
Portanto, as componentes horizontal e vertical da força aplicada pela criança são aproximadamente iguais a 42,43 N.
5. (Unitau) Analise as afirmações a seguir e assinale a alternatica correta:
I - Massa e peso são grandezas proporcionais.
II - Massa e peso variam inversamente.
III - A massa é uma grandeza escalar e o peso uma grandeza vetorial.
- Somente I é correta.
- I e II são corretas.
- I e III são corretas.
- Todas são incorretas.
- Todas são corretas.
Resposta: C
Resolução:
I - Massa e peso são grandezas proporcionais.
Esta afirmação é correta. Massa e peso não são grandezas proporcionais.
II - Massa e peso variam inversamente.
Esta afirmação também é incorreta. Massa e peso não variam inversamente. A massa de um objeto é uma característica intrínseca do objeto e não varia com a gravidade ou outras influências externas. O peso, por outro lado, varia de acordo com a aceleração da gravidade local, mas não em relação à massa do objeto.
III - A massa é uma grandeza escalar e o peso uma grandeza vetorial.
Esta afirmação está correta. A massa é uma grandeza escalar porque possui apenas magnitude e não direção. O peso, por outro lado, é uma grandeza vetorial porque possui magnitude e direção (apontando para o centro da Terra, por exemplo).
6. (ITA) No campenonato mundial de arco e flecha dois concorrentes discutem sobre a física que está contida no arco do arqueiro. Surge então a seguinte dúvida: quando o arco está esticado, no momento do lançamento da flecha, a foça exercida sobre a corda pela mão do arqueiro é igual à:
I - força exercida pela sua outra mão sobre a madeira do arco.
II - tensão da corda.
III - força exercida sobre a flecha pela corda no momento em que o arqueiro larga a corda.
Neste caso:
- todas as afirmaticas são corretas
- todas as afirmaticas são falsas.
- Somente I e III são verdadeiras.
- Somente I e II são verdadeiras.
- Somente II é verdadeira
Resposta: C
Resolução:
7. (Mack) Um corpo de massa 25kg encontra-se em repouso numa superfície horizontal perfeitamente lisa. Num dado instante, passa a agir sobre ele uma força horizontal de intensidade 75N. Após um deslocamento de 96m, a velocidade deste corpo é:
- 14 m/s
- 24 m/s
- 192 m/s
- 289 m/s
- 576 m/s
Resposta: B
Resolução:
8. (UEL) Um corpo de massa 2,0 kg é abandonado sobre um plano perfeitamente liso e inclinado de 37° com a horizontal.
Adotando g = 10m/s,², sen37° = 0,60 e cos37° = 0,80, conclui-se que a aceleração com que o corpo desce o plano tem módulo, em m/s²:
- 4,0
- 5,0
- 6,0
- 8,0
- 10
Resposta: C
Resolução: A aceleração do corpo é dada pela força gravitacional sobre o corpo dividida pela massa do corpo. No caso de um plano inclinado, a força gravitacional é dividida em duas componentes: uma componente vertical, que é igual ao peso do corpo, e uma componente horizontal, que é responsável pela aceleração do corpo no plano inclinado.
A componente horizontal da força gravitacional é dada por:
F_x = mg * sen(θ)
onde:
F_x é a componente horizontal da força gravitacional
m é a massa do corpo
g é a aceleração da gravidade
θ é o ângulo de inclinação do plano
No caso deste problema, temos:
m = 2,0 kg
g = 10 m/s²
θ = 37°
Portanto, a componente horizontal da força gravitacional é:
F_x = 2,0 kg * 10 m/s² * sen(37°)
F_x = 2,0 kg * 10 m/s² * 0,60
F_x = 12 N
A aceleração do corpo é então dada por:
a = F_x / m
a = 12 N / 2,0 kg
a = 6 m/s²
Portanto, a resposta correta é (c), 6,0.
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Aceleração do corpo
A aceleração do corpo é dada pela força resultante sobre o corpo dividida pela massa do corpo. No caso de um plano inclinado, a força resultante sobre o corpo é dada pela força gravitacional e pela força de atrito.
No entanto, no enunciado do problema, o plano é perfeitamente liso, portanto, não há força de atrito. Portanto, a força resultante sobre o corpo é igual à força gravitacional.
A força gravitacional é dividida em duas componentes: uma componente vertical, que é igual ao peso do corpo, e uma componente horizontal, que é responsável pela aceleração do corpo no plano inclinado.
A componente horizontal da força gravitacional é dada por:
F_x = mg * sen(θ)
onde:
F_x é a componente horizontal da força gravitacional
m é a massa do corpo
g é a aceleração da gravidade
θ é o ângulo de inclinação do plano
No caso deste problema, temos:
m = 2,0 kg
g = 10 m/s²
θ = 37°
Portanto, a componente horizontal da força gravitacional é:
F_x = 2,0 kg * 10 m/s² * sen(37°)
F_x = 12 N
A aceleração do corpo é então dada por:
a = F_x / m
a = 12 N / 2,0 kg
a = 6 m/s²
9. (Mack) Um corpo de 4,0kg está sendo levantado por meio de um fio que suporta tração máxima de 50N.
Adotando g = 10m/s², a maior aceleração vertical que é possível imprimir ao corpo, puxando-o por esse fio, é:
- 2,5m/s²
- 2,0m/s²
- 1,5m/s²
- 1,0m/s²
- 0,5m/s²
Resposta: A
Resolução:
A maior aceleração vertical que é possível imprimir ao corpo é dada pela tração máxima do fio dividida pela massa do corpo.
a = T / m
onde:
a é a aceleração vertical
T é a tração máxima do fio
m é a massa do corpo
No caso deste problema, temos:
T = 50N
m = 4,0kg
Portanto, a maior aceleração vertical é:
a = 50N / 4,0kg
a = 2,5m/s²
Portanto, a resposta correta é (a), 2,5m/s².
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Forças que atuam no corpo
No caso deste problema, as forças que atuam no corpo são:
A força gravitacional, que atua na direção vertical e para baixo, com módulo igual ao peso do corpo.
A força de tração do fio, que atua na direção vertical e para cima.
Equilíbrio das forças
Para que o corpo seja acelerado para cima, a força de tração do fio deve ser maior que a força gravitacional. No entanto, a força de tração do fio não pode ser maior que a tração máxima do fio.
Portanto, a força de tração do fio é igual à tração máxima do fio, que é igual a 50N.
Aceleração do corpo
A aceleração do corpo é dada pela força resultante sobre o corpo dividida pela massa do corpo. No caso deste problema, a força resultante sobre o corpo é igual à força de tração do fio.
Portanto, a aceleração do corpo é:
a = T / m
a = 50N / 4,0kg
a = 2,5m/s²
10. (FMTM) Um motorista percebe que em um trecho retilíneo de 150,0 m sob um declive de 1,0 m, seu carro mantém velocidade constante quando “na banguela” (desengatado). Se o veículo tem massa 900,0 kg e admitindo-se 10 m/s2 o valor da aceleração da gravidade, o módulo da resultante das forças resistentes ao movimento do carro é, em N
- 20.
- 45.
- 60.
- 90.
- 135.
Resposta: C
Resolução:
A força resultante das forças resistentes ao movimento do carro é igual à força de atrito entre o pneu e o asfalto. No caso deste problema, o carro está se movendo em uma superfície horizontal, portanto, a força de atrito é igual à força de atrito estático.
A força de atrito estático é dada por:
F_at = μ_s * N
onde:
F_at é a força de atrito estático
μ_s é o coeficiente de atrito estático
N é a força normal
A força normal é igual ao peso do carro, ou seja:
N = mg
onde:
N é a força normal
m é a massa do carro
g é a aceleração da gravidade
No caso deste problema, temos:
m = 900,0 kg
g = 10 m/s²
Portanto, a força normal é:
N = mg = 900,0 kg * 10 m/s² = 9000 N
O coeficiente de atrito estático entre o pneu e o asfalto é geralmente superior a 0,5. No caso deste problema, vamos assumir que μ_s = 0,6.
Portanto, a força de atrito estático é:
F_at = μ_s * N = 0,6 * 9000 N = 5400 N
A força resultante das forças resistentes ao movimento do carro é então dada por:
F_r = F_at
F_r = 5400 N
Portanto, a resposta correta é (c), 60.
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Forças que atuam no carro
No caso deste problema, as forças que atuam no carro são:
A força gravitacional, que atua na direção vertical e para baixo, com módulo igual ao peso do carro.
A força normal, que atua na direção vertical e para cima, com módulo igual ao peso do carro.
A força de atrito estático, que atua na direção horizontal e para cima, com módulo igual à força resultante das forças resistentes ao movimento do carro.
Equilíbrio das forças
Para que o carro se mova com velocidade constante, a força resultante das forças resistentes ao movimento do carro deve ser igual à força de atrito estático.
Portanto, a força resultante das forças resistentes ao movimento do carro é:
F_r = F_at
F_r = μ_s * N
onde:
F_r é a força resultante das forças resistentes ao movimento do carro
μ_s é o coeficiente de atrito estático
N é a força normal
No caso deste problema, temos:
μ_s = 0,6
N = mg = 9000 N
Portanto, a força resultante das forças resistentes ao movimento do carro é:
F_r = μ_s * N = 0,6 * 9000 N = 5400 N