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Questões Sobre Leis de Newton - Física - 1º ano do ensino médio

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1) Os blocos A, B e C estão interligados por fios, considerados ideais e colocados sobre uma superfície plana e sem atrito. Se o bloco A é puxado horizontalmente por uma força de 60 N, determine a tração T1 (entre o bloco A e B) e T2 (entre os blocos B e C) em cada um dos fios. Dados mA = 3 Kg , mB = 2 Kg e mC = 1 Kg.

  • A) T1 = 30 N, T2 = 20 N.
  • B) T1 = 20 N, T2 = 10 N.
  • C) T1 = 30 N, T2 = 10 N.
  • D) T1 = 60 N, T2 = 20 N.
  • E) T1 = 60 N, T2 = 30 N.
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A alternativa correta é letra C

Equacionando o sistema, teremos:
 
F-T1=mA.aT1-T2=mB.aT2=mC.a
Somando os termos, teremos:
 
F=(mA+mB+mC).aa=60 N6=10 m/s2
 
Dessa forma, T2 = 10 N e T1 = 30 N, opção "C".
 
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2) Um homem de massa igual a 80 kg está em repouso e em equilíbrio sobre uma prancha rígida de 2,0 m de comprimento, cuja massa é muito menor que a do homem. A prancha está posicionada horizontalmente sobre dois apoios, A e B, em suas extremidades, e o homem está a 0,2 m da extremidade apoiada em A. A intensidade da força, em newtons, que a prancha exerce sobre o apoio A equivale a:

  • A) 200.
  • B) 360.
  • C) 400.
  • D) 720. 
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A alternativa correta é letra D

Uma das condições para que o homem esteja em equilíbrio é que o somatório vetorial do momento das forças que atuam na barra em relação a um ponto seja igual a zero.
Escolhendo o ponto B como referência para o cálculo do momento, somente a força peso do homem (P) e a reação de A (RA) possuem momentos diferentes de zero, cada uma em um sentido (anti-horário e horário, respectivamente), logo seus módulos devem ser iguais a fim da soma vetorial ser zero.
Como o módulo do momento é calculado pelo produto da força perpendicular ao eixo pela distância ao ponto de referência, o módulo do momento da força peso do homem é igual ao produto do peso, produto da massa pela gravidade, 80 x 10 = 800 N pela distância ao ponto B, 2 – 0,2 = 1,8 metro.
Já o módulo do momento da reação em A é igual ao produto da intensidade de RA por 2 metros. Assim 800 x 1,8 = RAAx 2, logo RA = 720 N.

3) Suponha que um comerciante inescrupuloso aumente o valor assinalado pela sua balança, empurrando sorrateiramente o prato para baixo com uma força F→ de módulo 5,0 N, na direção e sentido indicados na figura.

 
Com essa prática, ele consegue fazer com que uma mercadoria de massa 1,5 kg seja medida por essa balança como se tivesse massa de
  • A) 3,0 kg.
  • B) 2,4 kg.
  • C) 2,1 kg.
  • D) 1,8 kg.
  • E) 1,7 kg.
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A alternativa correta é letra D

Sabe-se que a balança afere a força normal ao peso de determinado corpo, e por isso, apenas a componente vertical da força F, Fy, interfere no valor mostrado pela balança. Como o ângulo de F com a horizontal é de 37º, a componente Fy é dada por:
Fy = F·sen37°Fy = 5·0,6Fy = 3 N
A componente vertical Fy aumenta o valor do peso  do corpo em 3 N. Como a força peso é dada por
P = m·g  m=Pg,
o aumento na massa aferida pela balança é de
m = 310 = 0,3 kg
e, portanto, um corpo de massa 1,5 kg, nessa balança, apresentará o valor de 1,8 kg.
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4) Uma bola de tênis, de massa 60 g, se chocou com uma parede vertical. O gráfico representa a força, em função do tempo, exercida pela parede sobre a bola, no qual FM é o valor médio da força no intervalo de tempo entre 0 s e 0,02 s.  

Sabendo que a velocidade da bola, imediatamente antes da colisão, era perpendicular à superfície da parede com valor 20 m/s e que, após a colisão, continua perpendicular à parede, é correto afirmar que a velocidade da bola, em m/s, imediatamente após a colisão foi
  • A) 24.
  • B) 20.
  • C) 18.
  • D) 38.
  • E) 15.
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A alternativa correta é letra C

Através da força média, podemos calcular qual aceleração média agiu sobre a bola. E assim, calcular sua velocidade final. A força média é dada: 114 N.
Fm = mam => am = Fm/m = (114 N)/(60 x 10-3 kg) = 1900 m/s²
Agora, vamos calcular qual é a velocidade final da bola.
Sua velocidade inicial era de 20 m/s.
v = v0 + at
Precisamos fazer uma rápida observação, note que quando a bola bate na parede, a força exercida sobre ela é contrária ao seu movimento, ou seja, suponha que a bolinha vem da esquerda para a direita e se choca com uma parede, a força vai ser em sentido para a esquerda. Vamos definir a direita como o +x, e a bola como dito acima vem da esquerda para a direita, ou seja, quando se chocar com a parede, sua aceleração vai ser para a esquerda, o -x. Logo, é uma acelerção negativa.
v = 20 m/s + (-1900)(0,02 s)
t é o tempo em que a acelerção durou.
v = -18 m/s
Nas respostas se ignoram o sinal da velocidade, em módulo a velocidade final é de 18 m/s. 
Alternativa c)

5) No momento em que vai rechear um churro, o vendedor posiciona sua mão sobre o manete e aplica sobre ele uma força de 2 N, constante, de direção e sentido indicados no esquema, desenhado sobre uma malha quadriculada, cujas unidades têm dimensões 1 cm x 1 cm.

 
 
Se, devido a uma obstrução do canal de saída do recheio, o mecanismo não se move, desconsiderando-se as massas das alavancas e do manete, a intensidade da força que, nessa condição, o mecanismo aplica sobre o êmbolo, tem valor, em N, de
  • A) 4
  • B) 6
  • C) 8
  • D) 12
  • E) 16
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A alternativa correta é letra A

Para o sistema equilibrar-se, o somatório dos torques em relação ao ponto com a menor coordenada em Y (origem), devem ser iguais. Logo, aplica-se F1.d1=F2.d2 (I) . Sendo F1 a força aplicada pelo indivíduo no manete, F2 a força que o êmbolo aplica na alavanca, d1 o braço de alavanca da força F1 até a origem, e d2 o braço de alavanca da força F2 até a origem.
De (I), vem: 8x2=F2x4=> F2= 4N.
Resposta correta é a letra A.
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6) Uma pessoa puxa, por meio de uma corda horizontal, uma caixa que está sobre uma superfície lisa, plana e horizontal de uma pista de patinação no gelo, com atrito desprezível. Nessa situação consideramos que existem apenas três forças atuando sobre a caixa: 1) a força horizontal feita pela pessoa; 2) o peso da caixa na direção vertical e sentido para baixo; 3) a força de sustentação, na direção vertical e sentido para cima, feita pela pista sobre a caixa. Sobre essas forças que atuam na caixa, é CORRETO

  • A) a força de sustentação vertical e o peso têm o mesmo valor apenas quando a caixa está em repouso.
  • B) a força de sustentação vertical feita pela pista muda de acordo com o valor da velocidade da caixa.
  • C) a força feita pela pessoa não é mais necessária para que a caixa continue a se mover com velocidade constante.
  • D) a força feita pela pessoa sobre a caixa deve ser maior do que o peso da caixa para que esta inicie o movimento.
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A alternativa correta é letra C

Vamos analisar cada uma das alternativas para verificar sua veracidade. 

A alternativa A) diz respeito as forças verticais do sistema, se essas forças fossem diferentes em algum momento, teríamos uma força resultante vertical agindo na caixa, o que não é verdade, pois se isso ocorre teríamos que a caixa ou estaria se elevando, ou então pressionado o chão. Além do mais, lembre-se que a força normal é uma força originária da ação e reação, e assim, neste tipo de situação seu valor deve ser igual ao da força Peso, já que é uma resposta do solo ao ser pressionado pela força Peso da caixa.
FALSA

A alternativa B) pode ser respondida dentro do que foi discutido acima, a força normal nesta situação não varia, além do mais, o movimento da caixa não influencia de modo algum nas forças verticais.
FALSA

A alternativa D) pode ser descartada, pois esta apresenta uma certa característica da força de atrito, que pode ser descartada, com base no enunciado.
FALSA

E por fim, a alternativa correta é a C). A partir do momento em que a caixa é posta em movimento, e ao desconsiderar o atrito, não precisamos mais de uma força para manter o corpo em movimento, visto que pela primeira Lei de Newton, um corpo tende em permanecer em movimento retilíneo e uniforme, a menos que aja uma força resultante sobre ele.

Alternativa C)

7)

  • A) 125 N.
  • B) 120 N.
  • C) 100 N.
  • D) 80 N.
  • E) 75 N.
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A alternativa correta é letra D

Para resolver este exercício basta  desenhar as componentes da força sobre a balança, isso estaá exemplificado no desenho abaixo:
O valor registrado na balança é devido a componente da força peso representada pela linha tracejada, logo temos:
cosΘ=45Pb=PcosΘ=100.45=80N
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8) Na figura está representado um lustre pendurado no teto de uma sala.

 

Nessa situação, considere as seguintes forças:
I. O peso do lustre, exercido pela Terra, aplicado no centro de gravidade do lustre. 
II. A tração que sustenta o lustre, aplicada no ponto em que o lustre se prende ao fio. 
III. A tração exercida pelo fio no teto da sala, aplicada no ponto em que o fio se prende ao teto. 
IV. A força que o teto exerce no fio, aplicada no ponto em que o fio se prende ao teto.

 
Dessas forças, quais configuram um par ação-reação, de acordo com a Terceira Lei de Newton?
  • A) I e II.
  • B) II e III.
  • C) III e IV.
  • D) I e III.
  • E) II e IV.
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A alternativa correta é letra C

A Terceira Lei de Newton, Lei da Ação e Reação, determina que se um corpo A exerce uma força contra o corpo B, o corpo B exercerá uma força sobre o corpo A de mesmo módulo e direção e sentido contrário.
Analisando-se as afirmações, uma a uma:
I. O peso do lustre, exercido pela Terra, aplicado no centro de gravidade do lustre, tem como reação uma força exercida pelo centro de gravidade do lustre aplicada na Terra.
II. A tração exercida pelo fio e aplicada no lustre, no ponto em que o lustre se prende ao fio, tem como reação uma força exercida pelo lustre aplicada no fio, no mesmo ponto.
III. A tração exercida pelo fio no teto da sala, no ponto em que o fio se prende ao teto, tem como reação uma força exercida pelo teto no fio, no mesmo ponto.
Portanto, as afirmações III e IV configuram um par ação-reação, o que leva à alternativa C.

9) Para uma partícula em movimento circular uniforme, é incorreto afirmar que:

  • A) A sua aceleração é zero.
  • B) O módulo da força que atua na partícula é proporcional ao quadrado de sua velocidade.
  • C) A força que atua na partícula está dirigida para o centro da circunferência.
  • D) A aceleração em cada ponto é perpendicular à velocidade em cada ponto.
  • E) A velocidade em cada ponto é perpendicular ao raio da circunferência em cada ponto. 
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A alternativa correta é letra A

Um movimento circular uniforme é aquele que apresenta velocidade angular constante e, dessa forma, considerando-se uma trajetória circular, apresentará velocidade tangencial também constante.
 
Como toda partícula em uma trajetória circular está sujeita a uma aceleração centrípeta, dirigida para o centro da circunferência, dada por:
a=v2r
 
onde v é a velocidade tangencial e r o raio da trajetória, podemos afirmar que a opção "A" é uma afirmação incorreta, pois sua aceleração será diferente de zero.
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10) Antes de o automóvel iniciar a frenagem, pode-se afirmar que a intensidade da resultante das forças horizontais que atuavam sobre ele era

  • A) nula, pois não havia forças atuando sobre o automóvel.
  • B) nula, pois a força aplicada pelo motor e a força de atrito resultante atuavam em sentidos opostos com intensidades iguais.
  • C) maior do que zero, pois a força aplicada pelo motor e a força de atrito resultante atuavam em sentidos opostos, sendo a força aplicada pelo motor a de maior intensidade.
  • D) maior do que zero, pois a força aplicada pelo motor e a força de atrito resultante atuavam no mesmo sentido com intensidades iguais.
  • E) menor do que zero, pois a força aplicada pelo motor e a força de atrito resultante atuavam em sentidos opostos, sendo a força de atrito a de maior intensidade.
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A alternativa correta é letra B

Da informação que a velocidade era constante, o que podemos concluir é que não havia aceleração, ou seja, a resultante era nula. Mas, de fato há o atrito, que resiste ao movimento, e o motor faz uma força no veículo para que ele continue se movendo. Se o atrito age contra o movimento, ele deve estar orientado para o lado oposto do movimento, e o motor, preza em manter o movimento no mesmo sentido, o que implica que eles estão agindo em sentidos opostos, e para a resultante ser nula, eles devem ser iguais em módulo. 
Logo, a alternativa correta é a b).
1 2 3 6