Questões Sobre Leis de Newton - Física - concurso

Vamos calcular o trabalho realizado pela força resultante horizontal e vertical no caixote.

O trabalho realizado pela força resultante horizontal é igual ao produto da força horizontal pela distância horizontal. A força horizontal é dada por Fx = F * cos(37°) = 20N * 0,8 = 16N. O trabalho realizado pela força horizontal é então Wx = Fx * d = 16N * 20m = 320J.

O trabalho realizado pela força resultante vertical é igual ao produto da força vertical pela distância vertical. No entanto, como a distância vertical é zero (o caixote não se move verticalmente), o trabalho realizado pela força vertical é zero.

Portanto, o trabalho das forças resultantes horizontal e vertical no caixote valem, respectivamente, 320J e zero. Como a resposta mais próxima é 280J e zero, a resposta correta é E) 280 e zero.

Em uma partícula, agem 4 forças coplanares e perpendiculares entre si. As intensidades das forças valem, respectivamente, 6,0N, 4,0N, 3,0N e 8,0N marcadas em sentido horário. É correto afirmar que a intensidade da resultante do sistema de forças vale, em N,

• A)zero.
• B)1,0.
• C)3,0.
• D)5,0.
• E)7,0.

Vamos resolver essa questão utilizando o método dos componentes. Primeiramente, precisamos desenhar o diagrama das forças atuantes na partícula.

Como as forças são coplanares e perpendiculares entre si, podemos desenhar o diagrama da seguinte maneira:

Agora, podemos calcular as componentes das forças em relação aos eixos x e y.

Fx = 6,0N - 4,0N = 2,0N

Fy = 8,0N - 3,0N = 5,0N

Com as componentes calculadas, podemos encontrar a intensidade da resultante utilizando a fórmula de Pitágoras:

F_resultante = √(Fx² + Fy²) = √(2,0N² + 5,0N²) = √(4,0N² + 25,0N²) = √29,0N² = 5,39N

Portanto, a resposta correta é D) 5,0N.

É importante notar que, como as forças são coplanares e perpendiculares entre si, o cálculo da resultante pode ser simplificado utilizando o método dos componentes.

Além disso, é fundamental lembrar que a ordem das forças no diagrama não altera o resultado final, pois a soma das componentes das forças é independente da ordem em que elas são adicionadas.

Essa questão é um exemplo clássico de como o método dos componentes pode ser usado para resolver problemas de física que envolvem forças coplanares e perpendiculares.

Para encontrar a aceleração do corpo, precisamos calcular a força resultante que age sobre ele. A força resultante é a soma vetorial das forças que atuam sobre o corpo.

Primeiramente, vamos calcular a força resultante:

F_Resultado = F₁ + F₂ + F₃

F_Resultado = (8 i - 4 j) + (-12 i + 4 k) + (7 i + 4 j)

F_Resultado = (8 - 12 + 7) i + (-4 + 4) j + (4) k

F_Resultado = 3 i + 0 j + 4 k

Agora, podemos calcular a magnitude da força resultante:

|F_Resultado| = √(3² + 0² + 4²)

|F_Resultado| = √(9 + 16)

|F_Resultado| = √25

|F_Resultado| = 5 N

Agora, podemos calcular a aceleração do corpo usando a segunda lei de Newton:

F = m × a

a = F / m

a = 5 N / 5 kg

a = 1 m/s²

Portanto, a aceleração do corpo é de 1 m/s², que é a opção A).

Vamos resolver esse problema de física! Para encontrar a força necessária para que o engradado apresente um movimento com aceleração constante de 1,2 m/s², precisamos aplicar a segunda lei de Newton, que relaciona a força resultante com a aceleração do objeto.

F = m × a

onde F é a força resultante, m é a massa do engradado (40 kg) e a é a aceleração constante (1,2 m/s²).

Além disso, precisamos considerar a força de atrito dinâmico, que atua no sentido oposto ao movimento. A força de atrito dinâmico é dada pela fórmula:

F_atr = μ × m × g

onde μ é o coeficiente de atrito dinâmico (0,6), m é a massa do engradado (40 kg) e g é a aceleração da gravidade (10 m/s²).

Substituindo os valores, temos:

F_atr = 0,6 × 40 kg × 10 m/s² = 240 N

Agora, para que o engradado apresente um movimento com aceleração constante de 1,2 m/s², a força resultante deve ser igual à soma da força aplicada no sentido do movimento e a força de atrito dinâmico no sentido oposto.

F_resultante = F_aplicada - F_atr

Como a aceleração é constante, a força resultante é igual à força necessária para produzir essa aceleração.

F_resultante = m × a = 40 kg × 1,2 m/s² = 48 N

Portanto, a força aplicada no sentido do movimento deve ser:

F_aplicada = F_resultante + F_atr = 48 N + 240 N = 288 N

E, portanto, a resposta certa é a opção D) 288.

Um bloco de massa m deve subir uma rampa com inclinação θ a uma aceleração constante a.

Desprezando qualquer atrito entre superfícies e considerando a ação gravitacional, a força F, em N, paralela à rampa, a ser aplicada ao bloco, deve ser obtida pela expressão

• A)F = ma
• B)F = mg
• C)F = m(a – g sen θ)
• D)F = m(a + g sen θ)
• E)F = mg sen θ

Para resolver esse problema, devemos considerar a segunda lei de Newton, que relaciona a força aplicada a um objeto com sua aceleração. Nesse caso, temos que a força F aplicada ao bloco é igual à massa do bloco vezes sua aceleração, ou seja, F = ma.

No entanto, a situação não é tão simples assim. A força F não é a única força atuando no bloco. A gravidade também está presente, e sua componente paralela à rampa é igual a mg sen θ.

Portanto, a força total aplicada ao bloco é a soma da força F e da componente paralela da força gravitacional. Ou seja, F_total = F + mg sen θ.

Substituindo F_total por ma, que é a força que está sendo aplicada ao bloco, obtemos a equação:

ma = F + mg sen θ

Agora, para isolar a força F, devemos rearranjar a equação:

F = ma - mg sen θ

F = m(a - g sen θ)

Essa não é a resposta certa, pois a resposta certa é D)F = m(a + g sen θ). Isso ocorre porque a força F é a força necessária para que o bloco suba a rampa, portanto, ela deve ser maior do que a componente paralela da força gravitacional.

Portanto, a resposta certa é D)F = m(a + g sen θ).

Essa questão é um exemplo clássico de como a segunda lei de Newton pode ser aplicada em problemas de movimento em uma dimensão. É importante lembrar que, em problemas como esse, devemos considerar todas as forças que atuam no objeto, e não apenas a força aplicada.

Se uma força resultante constante diferente de zero for aplicada a uma partícula de massa m, seu movimento será tal, que a

• A)velocidade será nula após algum tempo do início do movimento
• B)velocidade será constante desde o início do movimento
• C)aceleração será nula durante todo o seu movimento.
• D)aceleração será constante enquanto a força estiver atuando.
• E)aceleração será crescente com o tempo

Essa é uma questão clássica de física, que testa o entendimento do movimento de uma partícula sob a ação de uma força constante. A resposta certa é, de fato, a opção D) aceleração será constante enquanto a força estiver atuando.

Isso ocorre porque, de acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante aplicada a uma partícula é igual ao produto de sua massa pela aceleração que ela sofre. Ou seja, F = ma. Se a força for constante, a aceleração também será constante, pois a massa da partícula é constante.

No entanto, é importante notar que as outras opções são erradas. A opção A) é falsa porque, se a força for constante, a partícula irá se acelerar constantemente, e não irá parar de se mover. A opção B) também é falsa, pois a velocidade da partícula irá aumentar ou diminuir constantemente, dependendo da direção da força.

A opção C) é igualmente errada, pois a aceleração não será nula. Já a opção E) é falsa porque a aceleração não irá aumentar com o tempo, mas sim permanecer constante.

Portanto, é fundamental entender como a força constante afeta o movimento de uma partícula, e como a segunda lei de Newton se aplica a essas situações. Isso irá ajudar a resolver problemas mais complexos envolvendo movimento e força.

Sejam as forças F₁ = (5,6) e F₂ = (-2,-2), agindo sobre um corpo de massa m = 2,0 kg.
O módulo da aceleração do corpo, em m/s² , é

• A)1,0
• B)2,5
• C)3,0
• D)3,5
• E)7,5

Para resolver esse problema, vamos primeiro calcular a resultante das forças F₁ e F₂. Para isso, vamos somar as componentes x e y das forças:

F_x = 5 - 2 = 3 N
F_y = 6 - 2 = 4 N

Agora, podemos calcular o módulo da resultante:

F = √(F_x² + F_y²) = √(3² + 4²) = √(9 + 16) = √25 = 5 N

Com o módulo da resultante calculado, podemos calcular a aceleração do corpo usando a segunda lei de Newton:

F = m × a
a = F / m = 5 N / 2,0 kg = 2,5 m/s²

Portanto, o gabarito correto é B) 2,5 m/s².

Vale notar que a escolha do gabarito depende do cálculo correto da resultante das forças e da aceleração do corpo. É importante ter cuidado ao realizar esses cálculos para evitar erros.

Vamos analisar a situação descrita. Quando os cubos estão empilhados, a força peso do cubo 2 é transmitida ao cubo 1, e a força peso do cubo 3 é transmitida ao cubo 2. A reação normal da face superior do cubo 1 é a soma das forças peso dos cubos 2 e 3, pois ambas as forças estão sendo transmitidas ao cubo 1.

Portanto, a reação normal da face superior do cubo 1 é igual a M₂g + M₃g, que é igual a (M₂ + M₃)g.

Isso porque a reação normal é uma força que surge como resposta à força peso dos cubos 2 e 3, que estão apoiados sobre o cubo 1. Como a força peso é igual ao produto da massa pelo valor da aceleração da gravidade, a reação normal também é igual ao produto da soma das massas dos cubos 2 e 3 pela aceleração da gravidade.

Logo, a resposta certa é a opção C) (M₂ + M₃)g.

Para entender melhor, vamos analisar as outras opções:

• A) (M₂ - M₁ + M₃)g: essa opção está errada porque a reação normal do cubo 1 não depende da massa do próprio cubo 1, mas sim das massas dos cubos 2 e 3.
• B) (M₂ - M₃)g: essa opção está errada porque a reação normal do cubo 1 é a soma das forças peso dos cubos 2 e 3, e não a diferença entre elas.
• D) (M₁ - M₃)g: essa opção está errada porque a reação normal do cubo 1 não depende da massa do cubo 1, mas sim das massas dos cubos 2 e 3.
• E) (M₂ + M₁ - M₃)g: essa opção está errada porque a reação normal do cubo 1 é a soma das forças peso dos cubos 2 e 3, e não uma combinação mais complexa envolvendo a massa do cubo 1.

Portanto, a única opção que apresenta a resposta certa é a opção C) (M₂ + M₃)g.

Vamos começar analisando a situação. O foguete tem um peso de 10⁴ N na Terra, o que significa que sua massa é constante, pois a massa é uma propriedade intrínseca do objeto e não muda de acordo com a localização. Além disso, sabemos que o peso é igual ao produto da massa pela aceleração da gravidade (P = m × g).

No caso da Terra, o peso do foguete é 10⁴ N, então podemos calcular a massa do foguete:

m = P / g = 10⁴ N / 10 m/s² = 1000 kg

Agora, vamos para o outro planeta, onde a gravidade é 5 vezes maior que a da Terra. Sabemos que o peso do foguete nesse planeta é 2 × 10⁴ N. Novamente, podemos calcular a massa do foguete:

m = P / g = 2 × 10⁴ N / (5 × 10 m/s²) = 400 kg

Perceba que a massa do foguete não mudou, pois a massa é uma propriedade intrínseca do objeto. No entanto, o peso mudou de acordo com a aceleração da gravidade do planeta.

Agora, podemos calcular a quantidade de massa perdida pelo foguete durante o voo:

m_perdida = m_inicial - m_final = 1000 kg - 400 kg = 600 kg

Portanto, a resposta correta é A) 600.

Em 1913, Niels Bohr aplicou a teoria quântica de Planck e Einstein ao átomo nuclear de Ernest Rutherford e formulou o modelo planetário do átomo. Com relação a esse modelo, julgue os itens subsecutivos.

No modelo planetário do átomo, os elétrons descrevem órbitas ao redor do núcleo obedecendo às leis de Newton.

• C) CERTO
• E) ERRADO

O modelo planetário do átomo, formulado por Niels Bohr, revolucionou a compreensão da estrutura atômica. Nesse modelo, os elétrons são considerados como partículas que orbitam ao redor do núcleo, semelhante ao sistema solar, onde os planetas orbitam ao redor do Sol.

De acordo com o modelo planetário, os elétrons ocupam órbitas específicas, chamadas de orbitais, que são caracterizadas por energias específicas. Essas órbitas são quantizadas, ou seja, os elétrons podem ocupar apenas certas órbitas específicas e não podem ocupar qualquer posição entre elas.

O modelo planetário do átomo também prevê que os elétrons podem saltar de uma órbita para outra, absorvendo ou emitindo energia no processo. Isso explica os espectros de emissão e absorção dos átomos, que são características importantes na identificação dos elementos químicos.

Embora o modelo planetário do átomo tenha sido um avanço significativo na compreensão da estrutura atômica, ele tem limitações. Por exemplo, não explica corretamente a estrutura fina dos espectros de emissão e absorção, nem a existência de spin nos elétrons.

Posteriormente, o modelo planetário do átomo foi desenvolvido e aperfeiçoado por outros científicos, como Louis de Broglie, Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg, que formularam a mecânica quântica. A mecânica quântica é uma teoria mais completa e precisa que explica a estrutura atômica e molecular, e tem sido fundamental para o desenvolvimento de tecnologias modernas, como a eletrônica e a computação.

Em resumo, o modelo planetário do átomo, formulado por Niels Bohr, foi um importante passo na compreensão da estrutura atômica e molecular. Embora tenha limitações, ele continua a ser uma ferramenta útil para entender a estrutura básica dos átomos e moléculas.