Questões Sobre Leis de Newton - Física - concurso

Para resolvermos este problema, vamos utilizar as duas equações fornecidas: F_R = F₁ + F₂ e F_R = m.a. Primeiramente, vamos calcular a força resultante F_R, que é a soma das intensidades das forças F₁ e F₂.

F_R = F₁ + F₂ = 100 N + 200 N = 300 N

Agora, podemos utilizar a segunda equação para calcular a aceleração do bloco. Substituimos os valores conhecidos: F_R = 300 N e m = 100 kg.

F_R = m.a
300 N = 100 kg . a
a = 300 N / 100 kg = 3,0 m/s²

Portanto, a resposta correta é a opção C) 3,0 m/s².

• A) 1,0 m/s²
• B) 2,0 m/s²
• C) 3,0 m/s²
• D) 4,0 m/s²
• E) 5,0 m/s²

A descoberta de planetas fora do sistema solar é tarefa muito difícil. Os planetas em torno de outras estrelas não podem em geral ser vistos porque são pouco brilhantes e estão muito próximos de suas estrelas, comparativamente às distâncias interestelares. Desde 1992, pelo menos 763 planetas extrasolares já foram descobertos, a grande maioria por métodos indiretos. Durante o tempo que leva para que o planeta complete uma órbita inteira ao redor de uma estrela, a posição do centro de massa da estrela sofre uma oscilação, causada pela atração gravitacional do planeta. É esse “bamboleio” do centro de massa da estrela que indica aos astrônomos a presença de planetas orbitando essas estrelas. Quanto maior a massa do planeta, maior o “bamboleio”.

(http://astro.if.ufrgs.br/esp.htm. Adaptado.)

Esse “bamboleio” sofrido pelo centro de massa da estrela pode ser explicado

• A)pela Lei dos Períodos, de Kepler.
• B)pelo Princípio da Inércia, de Newton.
• C)pela Lei das órbitas, de Kepler.
• D)pela Lei da Ação e Reação, de Newton.
• E)pelo modelo heliocêntrico, de Copérnico.

O gabarito correto é D). A Lei da Ação e Reação, de Newton, explica que a atração gravitacional entre a estrela e o planeta é uma força que age em ambas as direções, ou seja, a estrela atrai o planeta e o planeta atrai a estrela. Essa atração causa a oscilação do centro de massa da estrela, que pode ser detectada pelos astrônomos.

Além disso, a detecção de planetas extrasolares também pode ser feita por meio de outros métodos, como o método de trânsito, que consiste em medir a diminuição da luz emitida pela estrela quando um planeta passa em frente a ela. Ou ainda pelo método de velocidade radial, que mede a variação na velocidade da estrela causada pela atração gravitacional do planeta.

A descoberta de planetas extrasolares é importante para o estudo da formação e evolução dos sistemas planetários, além de possibilitar a busca por vida fora do Sistema Solar. Embora os planetas extrasolares sejam muito distantes e difíceis de serem detectados, os astrônomos continuam a desenvolver novas técnicas e instrumentos para estudá-los.

Um exemplo de planeta extrasolar muito interessante é o Kepler-186f, que é um planeta do tamanho da Terra e orbita uma estrela anã vermelha a cerca de 492 anos-luz da Terra. Embora seja muito frio para abrigar vida, o Kepler-186f é um dos planetas mais semelhantes à Terra já descobertos.

Outro exemplo é o TRAPPIST-1e, um planeta do tamanho da Terra que orbita uma estrela anã ultrafria a cerca de 39 anos-luz da Terra. O TRAPPIST-1e é um dos sete planetas do sistema TRAPPIST-1, que é considerado um dos lugares mais promissores para a busca por vida fora do Sistema Solar.

A busca por vida fora do Sistema Solar é um dos desafios mais interessantes e complexos da astrobiologia. Embora ainda não tenhamos encontrado vida em outro planeta, a descoberta de planetas extrasolares semelhantes à Terra é um passo importante nessa busca.

Conforme as informações fornecidas, podemos calcular a força resultante do sistema de forças exercidas pelo paraquedas sobre o paraquedista.

A aceleração de Felix é retardadora, portanto, a força exercida pelo paraquedas sobre ele é oposta à força da gravidade.

A força da gravidade (Fg) é dada por:

Fg = m × g

Fg = 70 kg × 10 m/s² = 700 N

Como a força exercida pelo paraquedas é oposta à força da gravidade e a aceleração de Felix é retardadora, a força resultante do sistema de forças exercidas pelo paraquedas sobre o paraquedista é vertical, com sentido para cima e de módulo 1050 N.

Portanto, a resposta correta é a opção C) Vertical, com sentido para cima e de módulo 1050 N.

É importante notar que a velocidade final de Felix ao chegar ao solo é de 5 m/s, o que indica que a força exercida pelo paraquedas foi suficiente para reduzir a velocidade de Felix de 198 km/h para 5 m/s, garantindo um pouso seguro.

Além disso, é interessante destacar que o feito de Felix Baumgartner é uma conquista notável na história da aviação e do paraquedismo, demonstrando a capacidade humana de superar desafios extremos e alcançar novos patamares de performance.

A análise desse feito pode ser útil para o desenvolvimento de novas tecnologias e técnicas de paraquedismo, além de inspirar novas gerações de pilotos e aventureiros a alcançar novos limites.

Os freios ABS são uma importante medida de segurança no trânsito, os quais funcionam para impedir o travamento das rodas do carro quando o sistema de freios é acionado, liberando as rodas quando estão no limiar do deslizamento. Quando as rodas travam, a força de frenagem é governada pelo atrito cinético.

As representações esquemáticas da força de atrito f_at entre os pneus e a pista, em função da pressão p aplicada no pedal de freio, para carros sem ABS e com ABS, respectivamente, são:

• C) No gráfico sem ABS, a força de atrito cinético aumenta rapidamente até atingir um pico e, posteriormente, decresce à medida que as rodas travam. Isso ocorre porque a força de frenagem é limitada pela força de atrito estática.
• E) No gráfico com ABS, a força de atrito cinético aumenta rapidamente até atingir um pico e, em seguida, se estabiliza em um valor constante. Isso ocorre porque o sistema ABS intervém, liberando as rodas e permitindo que elas girem novamente, evitando o travamento e mantendo a força de atrito cinética em um nível seguro.

Portanto, é correto afirmar que a representação esquemática da força de atrito cinético com ABS (opção A) apresenta uma curva mais suave e controlada em comparação à curva com ABS desativado. Isso porque o sistema ABS permite uma frenagem mais eficaz e segura, evitando o travamento das rodas e reduzindo o risco de acidentes.

Além disso, é importante notar que o sistema ABS não apenas impede o travamento das rodas, mas também melhora a estabilidade do veículo durante a frenagem, permitindo que o motorista mantenha o controle do carro em situações críticas.

Em resumo, os freios ABS são uma tecnologia importante para a segurança no trânsito, pois permitem uma frenagem mais eficaz e segura, reduzindo o risco de acidentes e melhorando a estabilidade do veículo.

Considerando os princípios da cinemática dos corpos rígidos no
espaço, julgue os itens seguintes.

Se um automóvel de 900 kg de massa que se desloca a uma velocidade de 20 m/s é parado em 3 s, é correto afirmar que ele foi submetido a uma força de frenagem de 6 kN.

• C) CERTO
• E) ERRADO

Vamos analisar essa situação com mais detalhes. A fim de parar o automóvel em 3 segundos, é necessário reduzir sua velocidade de 20 m/s para 0 m/s. Isso significa que o automóvel sofreu uma desaceleração.

Para calcular a força de frenagem, podemos utilizar a fórmula F = m × a, onde F é a força, m é a massa do automóvel e a é a aceleração. No entanto, como o automóvel está sendo freado, a aceleração é negativa. Além disso, como a velocidade inicial é 20 m/s e a velocidade final é 0 m/s, podemos calcular a aceleração média.

A aceleração média pode ser calculada pela fórmula a = Δv / Δt, onde Δv é a variação de velocidade e Δt é o tempo de frenagem. Substituindo os valores, temos:

a = (0 - 20) / 3 = -20 / 3 = -6,67 m/s²

Agora, podemos calcular a força de frenagem utilizando a fórmula F = m × a. Substituindo os valores, temos:

F = 900 × (-6,67) = -5993 N ≈ -6 kN

Portanto, é correto afirmar que o automóvel foi submetido a uma força de frenagem de 6 kN. A resposta certa é C) CERTO.

É importante notar que, em problemas de cinemática, é fundamental considerar a direção das grandezas físicas envolvidas. Nesse caso, a força de frenagem é negativa porque ela está agindo no sentido oposto ao movimento do automóvel.

Além disso, é fundamental lembrar que a fórmula F = m × a é válida apenas para objetos que se movem com velocidade constante ou que sofrem aceleração constante. Se o automóvel fosse freado de forma não uniforme, seria necessário utilizar uma abordagem mais complexa para calcular a força de frenagem.

No entanto, em problemas de cinemática, é comum encontrar situações em que a aceleração é constante ou aproximadamente constante. Nesses casos, a fórmula F = m × a é uma ferramenta poderosa para calcular a força envolvida.

Em resumo, para resolver problemas de cinemática, é fundamental compreender os conceitos básicos de movimento, aceleração e força. Além disso, é importante saber aplicar as fórmulas adequadas para cada situação e considerar a direção das grandezas físicas envolvidas.

Um livro encontra-se apoiado sobre uma mesa plana e horizontal. Considerando apenas a força de reação normal e a força peso que atuam sobre o livro, são feitas as seguintes afirmativas:

I. As intensidades da força normal e da força peso são iguais e uma é a reação da outra.

II. As intensidades da força normal e da força peso são iguais e têm origem em interações de tipos diferentes.

III. A força normal sobre o livro, devida à interação do livro com a mesa, é de origem gravitacional.

IV. A força normal sobre o livro é de origem eletromagnética. Estão corretas apenas as afirmativas

• A)I e II.
• B)I e III
• C)II e IV.
• D)III e IV.
• E)II, III e IV.

Vamos analisar cada afirmativa:

I. As intensidades da força normal e da força peso são iguais e uma é a reação da outra. Essa afirmativa está correta, pois a força normal e a força peso têm a mesma intensidade, uma vez que o livro está em equilíbrio sobre a mesa. Além disso, a força normal é a reação à força peso, que é exercida pelo livro sobre a mesa.

II. As intensidades da força normal e da força peso são iguais e têm origem em interações de tipos diferentes. Essa afirmativa também está correta, pois as forças normal e peso têm a mesma intensidade, mas têm origens diferentes. A força peso é uma força gravitacional, exercida pela Terra sobre o livro, enquanto a força normal é uma força de contato, exercida pela mesa sobre o livro.

III. A força normal sobre o livro, devida à interação do livro com a mesa, é de origem gravitacional. Essa afirmativa está incorreta, pois a força normal não é de origem gravitacional. Ela é uma força de contato, exercida pela mesa sobre o livro, e tem origem eletromagnética, devido às interações entre as moléculas do livro e da mesa.

IV. A força normal sobre o livro é de origem eletromagnética. Essa afirmativa está correta, pois a força normal é de fato de origem eletromagnética, como mencionado anteriormente.

Portanto, as afirmativas II e IV estão corretas, e a resposta certa é C)II e IV.

No que se refere à história e à evolução das ideias da física, julgue os itens seguintes.


As leis do movimento de Newton são covariantes nos referenciais inerciais.

• C) CERTO
• E) ERRADO

Essa afirmação é verdadeira porque as leis do movimento de Newton, que descrevem como os objetos se movem e respondem às forças, são invariantes em relação às transformações de coordenadas entre referenciais inerciais. Isso significa que, independentemente do referencial inercial escolhido, as leis do movimento de Newton permanecem as mesmas. Por exemplo, se você está em um trem em movimento retilíneo uniforme e solta uma bola para cima, a bola irá cair no seu colo, independentemente do fato de o trem estar se movendo em relação à plataforma. Isso ocorre porque o referencial do trem é inercial, e as leis do movimento de Newton são covariantes nesse tipo de referencial.

Além disso, é importante notar que a covariância das leis do movimento de Newton é um conceito fundamental na física clássica, pois permite que os físicos descrevam movimentos em diferentes referenciais inerciais de maneira consistente. Isso é essencial para a compreensão de fenômenos físicos, como a queda de objetos, o movimento de projéteis e a órbita de planetas.

No entanto, é importante destacar que a covariância das leis do movimento de Newton não é universal. Em referenciais não inerciais, como aqueles que estão se acelerando ou rotacionando, as leis do movimento de Newton não são mais válidas. Nesses casos, é necessário utilizar a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve a gravidade como uma curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia.

Portanto, a afirmação de que as leis do movimento de Newton são covariantes nos referenciais inerciais é verdadeira e fundamental para a compreensão da física clássica. No entanto, é importante lembrar que essa covariância não é universal e que, em certos casos, é necessário utilizar teorias mais avançadas para descrever os fenômenos físicos.

Vamos calcular a densidade do líquido! Primeiramente, precisamos encontrar a massa do cubo. Como o peso é de 40,0 N e a aceleração da gravidade local é de 10,0 m/s², podemos calcular a massa do cubo utilizando a fórmula:

P = m × g

40,0 N = m × 10,0 m/s²

m = 40,0 N / 10,0 m/s² = 4,0 kg

Agora, vamos calcular o volume do cubo. Como a aresta do cubo é de 10,0 cm, o volume do cubo é:

V = a³ = 10,0 cm × 10,0 cm × 10,0 cm = 1000,0 cm³

Logo, a densidade do cubo é:

ρ_cubo = m / V = 4,0 kg / 1000,0 cm³ = 4,0 g/cm³

Quando metade do cubo é imerso no líquido, o peso registrado pelo dinamômetro é de 32,0 N. Isso significa que a força peso do cubo é reduzida em 8,0 N (40,0 N - 32,0 N) devido à força de empuxo do líquido.

A força de empuxo do líquido é igual ao peso do líquido deslocado. Como a densidade do líquido é desconhecida, vamos chamá-la de ρ_líquido. O volume do líquido deslocado é metade do volume do cubo:

V_líquido = V_cubo / 2 = 1000,0 cm³ / 2 = 500,0 cm³

Agora, podemos calcular a massa do líquido deslocado:

m_líquido = ρ_líquido × V_líquido

O peso do líquido deslocado é igual à força de empuxo, então:

m_líquido × g = 8,0 N

Substituindo os valores, temos:

ρ_líquido × 500,0 cm³ × 10,0 m/s² = 8,0 N

ρ_líquido = 8,0 N / (500,0 cm³ × 10,0 m/s²) = 1,6 g/cm³

Portanto, a resposta correta é C) 1,6.

Um sistema de controle opera com um sensor eletromagnético não linear que converte uma intensidade de corrente i em força F. A função não linear que converte corrente (A) em força (N) é dada por F(i) = 4i ³ - 6i ² + 2i. Precisando linearizar essa função no ponto nominal de corrente i=1, obtém-se para esse ponto de operação a função linear FL(i) = A + Bi.

Os valores de A e B, respectivamente, são

Para encontrar os valores de A e B, precisamos aplicar a técnica de linearização, que consiste em expandir a função em série de Taylor em torno do ponto de operação i = 1. A expansão de Taylor para a função F(i) é dada por:F(i) ≈ F(1) + F'(1)(i - 1) + ...onde F'(1) é a derivada de F em relação à i, avaliada no ponto i = 1.Calculando a derivada de F, obtemos:F'(i) = 12i ² - 12i + 2Avaliando a derivada no ponto i = 1, obtemos:F'(1) = 12 - 12 + 2 = 2Portanto, a expansão de Taylor para a função F(i) em torno do ponto i = 1 é:F(i) ≈ F(1) + 2(i - 1)Substituindo o valor de F(1) = 4 - 6 + 2 = 0, obtemos:F(i) ≈ 2(i - 1)Agora, podemos comparar a expansão de Taylor com a função linear FL(i) = A + Bi. Observamos que:A = -2 (termo constante) B = 2 (coeficiente de i)Logo, os valores de A e B são, respectivamente, -2 e 2.

• A)2 e 2
• B)4 e -2
• C)-2 e 4
• D)2 e -2
• E)-2 e 2

A modelagem matemática de sistemas físicos geralmente não é uma tarefa fácil.

Um dos desafios que o engenheiro enfrenta para atingir esse objetivo é

• A)incluir no modelo alguns elementos reais.
• B)impedir mudanças nos parâmetros já existentes no modelo.
• C)utilizar o modelo somente em situações de perfeita correspondência com a realidade.
• D)tornar a representação matemática acessível ao usuário.
• E)adotar o uso de ferramentas e procedimentos adequados ao sistema.

Isso porque, ao abordar a complexidade dos sistemas físicos, é fundamental que o engenheiro tenha ao seu alcance recursos e técnicas que o permitam capturar a essência dos fenômenos em estudo. Além disso, é preciso considerar as limitações e as incertezas inerentes ao modelo, a fim de evitar que a simplificação excessiva ou a idealização dos processos físicos levem a resultados inconsistentes ou mesmo errôneos.

Portanto, a escolha da ferramenta certa e do procedimento adequado é crucial para que o modelo matemático seja eficaz e confiável. Isso pode incluir, por exemplo, a seleção de equações diferenciais adequadas para descrever o comportamento do sistema, a escolha de métodos numéricos eficientes para resolver essas equações, ou a implementação de técnicas de otimização para minimizar erros e maximizar a precisão.

Além disso, é importante lembrar que a modelagem matemática é um processo iterativo, que envolve refinamentos sucessivos do modelo à medida que mais dados são coletados e mais insights são obtidos. Dessa forma, o engenheiro deve estar preparado para revisar e adaptar seu modelo à medida que novas informações se tornam disponíveis.

Em resumo, a modelagem matemática de sistemas físicos é um desafio complexo que requer habilidades técnicas avançadas e uma abordagem sistemática. Ao adotar o uso de ferramentas e procedimentos adequados ao sistema, o engenheiro pode superar esses desafios e desenvolver modelos matemáticos precisos e confiáveis que permitam uma melhor compreensão e previsão dos fenômenos físicos.