Questões Sobre Leis de Newton - Física - concurso

Agora, vamos avaliar outro item relacionado à terceira lei de Newton.

Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B sempre exerce uma força igual e oposta sobre o corpo A.

• D) CERTO
• F) ERRADO

O gabarito correto é D). Isso significa que, se você empurra uma parede, a parede também está exercendo uma força igual e oposta sobre você, mesmo que você não se mova.

Agora, suponha que você está jogando tênis com um amigo. Quando você rebate a bola com a raquete, a bola exerce uma força sobre a raquete e o seu braço, e você exerce uma força igual e oposta sobre a bola, fazendo-a mudar de direção.

Essa é uma demonstração clássica da terceira lei de Newton em ação. A força de ação (a força exercida pela raquete sobre a bola) é igual e oposta à força de reação (a força exercida pela bola sobre a raquete e o seu braço).

Além disso, é importante notar que a força de ação e a força de reação atuam em corpos diferentes, como mencionado no item anterior. Nesse caso, a força de ação é exercida pela raquete sobre a bola, e a força de reação é exercida pela bola sobre a raquete e o seu braço.

Vamos avaliar outro item.

Um carro de 2.000 kg se move em uma estrada plana com uma velocidade constante de 20 m/s. Qual é a força resultante que atua sobre o carro?

• A) 0 N
• B) 10 N
• C) 20 N
• D) 40 N

O gabarito correto é A). Isso porque o carro se move com uma velocidade constante, o que significa que a força resultante que atua sobre ele é zero.

Lembre-se de que, quando um objeto se move com uma velocidade constante, a força resultante que atua sobre ele é zero. Isso ocorre porque as forças que atuam sobre o objeto estão em equilíbrio.

No caso do carro, as forças que atuam sobre ele são a força da tração exercida pelo motor e a força de resistência exercida pelo ar e a estrada. Como o carro se move com uma velocidade constante, essas forças estão em equilíbrio, e a força resultante que atua sobre ele é zero.

Para calcular o impulso transferido pela força para o corpo, precisamos utilizar a fórmula do impulso, que é definida como a integral da força em relação ao tempo. Matematicamente, isso pode ser representado como:

J = ∫F(t)dt

No caso em questão, a força é dada por F(t) = 250tî (em N). Para calcular o impulso, precisamos integrar essa força em relação ao tempo entre os limites de 0 e 1,0s:

J = ∫[0,1] 250tî dt

Resolvendo a integral, obtemos:

J = [125t^2î] [0,1]

J = 125(1)^2î - 125(0)^2î

J = 125î

Como o problema pede a resposta em kg m/s, precisamos converter o resultado de Ns para kg m/s. Para isso, dividimos o resultado por 1 (que é a aceleração devido à gravidade):

J = 125î / 1 = 125 kg m/s

Portanto, a resposta correta é A) 125kg m/s.

Um corpo de massa 5kg se move a partir do repouso atingindo a velocidade de 30m/s em 15s. A intensidade da força responsável por imprimir uma aceleração constante no corpo é:

• A)5N
• B)10N
• C)15N
• D)20N
• E)45N

Vamos resolver o problema utilizando a fórmula de aceleração: a = Δv / Δt, onde a é a aceleração, Δv é a variação de velocidade e Δt é o tempo.

No problema, temos que a velocidade inicial é 0 (pois o corpo parte do repouso), a velocidade final é 30 m/s e o tempo é 15 s. Então, podemos calcular a variação de velocidade:

Δv = vf - vi = 30 m/s - 0 m/s = 30 m/s

Agora, podemos calcular a aceleração:

a = Δv / Δt = 30 m/s / 15 s = 2 m/s²

Agora que temos a aceleração, podemos calcular a força utilizando a segunda lei de Newton (F = m × a), onde m é a massa do corpo:

F = m × a = 5 kg × 2 m/s² = 10 N

Portanto, a intensidade da força responsável por imprimir uma aceleração constante no corpo é de 10 N, que é a opção B.

Essa é uma das principais aplicações da física em nossas vidas, pois nos permite calcular a força necessária para movimentar objetos e alcançar determinadas velocidades.

A física nos permite entender como o mundo funciona e nos ajuda a resolver problemas cotidianos, desde a construção de edifícios até a criação de veículos mais eficientes.

Além disso, a compreensão dos conceitos físicos básicos, como a aceleração e a força, é fundamental para a nossa sobrevivência e para o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas.

Portanto, é importante que estudantes e profissionais de todas as áreas tenham conhecimento básico de física, para que possam aplicá-la em suas atividades e melhorar a qualidade de vida das pessoas.

Para resolver esse problema, precisamos lembrar que a força resultante é a soma das forças que atuam sobre o corpo. No entanto, como as forças têm direções diferentes, não podemos somá-las diretamente. Em vez disso, precisamos considerar a força resultante em termos de seus componentes.

Seja o eixo x a direção da força de 4 N e o eixo y a direção da força de 6 N. Podemos representar as forças como vetores:

F1 = 4 N (direção x)

F2 = 6 N (direção y)

Agora, podemos encontrar a força resultante (F_res) utilizando o teorema de Pitágoras:

F_res = √(F1² + F2²) = √(4² + 6²) = √(16 + 36) = √52

Em seguida, podemos usar a segunda lei de Newton (F = ma) para encontrar a aceleração (a) do corpo:

F_res = ma

a = F_res / m = √52 / 4 = 2,5 m/s²

Portanto, o maior valor possível para a aceleração do corpo é de 2,5 m/s², que é a opção E).

Para encontrar a resposta correta, precisamos aplicar a segunda lei de Newton, que relaciona a força resultante em um objeto com sua aceleração. A fórmula dessa lei é F = ma, onde F é a força resultante, m é a massa do objeto e a é a aceleração do objeto.

No caso do elevador, a força resultante é a tração no cabo do elevador (T) menos a força peso (P), que é a força exercida pela gravidade sobre o elevador. A força peso é dada pelo produto da massa do elevador pela aceleração da gravidade. Portanto, P = m × g, onde g é a aceleração da gravidade.

Substituindo os valores dados no problema, temos P = 1500 kg × 10 m/s² = 15.000 N.

Agora, para encontrar a tração no cabo do elevador (T), precisamos aplicar a segunda lei de Newton. A força resultante (F) é a tração no cabo do elevador (T) menos a força peso (P). Além disso, a aceleração do elevador é de 3 m/s². Portanto, podemos escrever a equação F = ma como T - P = m × a.

Substituindo os valores, temos T - 15.000 N = 1500 kg × 3 m/s². Resolvendo a equação, encontramos T = 19.500 N.

Portanto, a resposta correta é a opção E) 19.500 N.

• A) 4500 N (incorreta)
• B) 6000 N (incorreta)
• C) 15.500 N (incorreta)
• D) 17.000 N (incorreta)
• E) 19.500 N (correta)

Lembre-se de que, sempre que você tiver que resolver um problema de física, é fundamental aplicar as leis da física adequadas e substituir os valores dados no problema na fórmula correta.

Vamos analisar a situação descrita. A corda exerce uma força sobre o bloco, fazendo-o se mover verticalmente para baixo com uma aceleração de módulo igual a g/4. Isso significa que a força da corda é igual à força peso do bloco, menos a força de resistência ao movimento (ou força de atrito), que nesse caso é nula, pois o bloco se move verticalmente para baixo.

Como a força da corda é constante, o trabalho realizado por ela sobre o bloco pode ser calculado pela fórmula W = F × d, onde W é o trabalho, F é a força e d é a distância percorrida. Nesse caso, a força F é igual à força peso do bloco, que é mg (massa vezes aceleração devido à gravidade), menos a força de resistência ao movimento, que é nula.

Portanto, a força F é igual a mg - 0 = mg. Como a aceleração do bloco é g/4, podemos calcular a força F como sendo igual a m × g/4. Substituindo essa expressão na fórmula do trabalho, temos:

W = F × d = m × g/4 × d = 3/4 mgd

O trabalho realizado pela força da corda sobre o bloco é, portanto, igual a 3/4 mgd. A resposta certa é a opção C).

Um viajante no interior de um vagão ferroviário monitora um recipiente com água e fixado ao vagão. O viajante verifica que a superfície plana do líquido faz um ângulo θ com a horizontal. Considere o ângulo medido em relação a um eixo que aponte no sentido contrário ao movimento. Suponha que o trem viaje num trecho reto, horizontal e considere g como sendo o módulo da aceleração da gravidade. Nestas condições, o viajante conclui corretamente que o trem está se deslocando

• A)com módulo da velocidade v = gsenθ.
• B)com módulo da aceleração a = gsenθ.
• C)com módulo da velocidade v = gtgθ.
• D)com módulo da aceleração a = gtgθ.

Para entender por que a resposta certa é D)com módulo da aceleração a = gtgθ, vamos analisar a situação de forma mais detalhada. O viajante observa que a superfície do líquido faz um ângulo θ com a horizontal, o que significa que o trem está se deslocando com uma certa aceleração. Como o trem está se movendo em um trecho reto e horizontal, a aceleração do trem é horizontal e, portanto, é igual à componente horizontal da aceleração da gravidade.

Podemos representar a situação com um diagrama de forças, onde a força da gravidade (P) é dividida em duas componentes: a componente vertical (Pv) e a componente horizontal (Ph). Como o trem está se movendo horizontalmente, a componente vertical da força da gravidade não tem efeito sobre o movimento do trem.

Já a componente horizontal da força da gravidade (Ph) é a responsável pela aceleração do trem. Como a superfície do líquido faz um ângulo θ com a horizontal, a componente horizontal da força da gravidade é igual à força da gravidade vezes o seno do ângulo θ (Ph = gsenθ).

Como a aceleração do trem é igual à força resultante dividida pela massa do trem, e a força resultante é igual à componente horizontal da força da gravidade, podemos concluir que a aceleração do trem é igual à componente horizontal da força da gravidade dividida pela massa do trem (a = Ph/m).

Substituindo o valor de Ph, encontramos que a aceleração do trem é igual a gsenθ dividida pela massa do trem (a = gsenθ/m). Como a massa do trem não é fornecida, podemos simplificar a expressão e concluir que a aceleração do trem é igual a gtgθ, que é a opção D).

É importante notar que a opção A) é errada porque a velocidade do trem não é igual à componente horizontal da força da gravidade. A opção B) também é errada porque a aceleração do trem não é igual à força da gravidade vezes o seno do ângulo θ. A opção C) é errada porque a velocidade do trem não é igual à força da gravidade vezes a tangente do ângulo θ.

Um disco de diâmetro X gira horizontalmente em torno de um eixo vertical. Se a aceleração centrípeta máxima que as partículas da periferia do disco podem sofrer é a_máx, então o módulo da velocidade angular máxima é dado por

• ω_máx = √(a_máx / R)

Onde R é o raio do disco. Para entender melhor essa relação, vamos analisar as forças que atuam sobre as partículas da periferia do disco.

Quando o disco gira, as partículas da periferia são submetidas a uma força centrípeta, que é a força responsável por manter a partícula em movimento circular. Essa força é fornecida pela própria massa do disco e pelo atrito entre a superfície do disco e as partículas.

A aceleração centrípeta máxima que as partículas podem sofrer depende da força centrípeta máxima que o disco pode fornecer. Se a força centrípeta for muito grande, as partículas serão submetidas a uma aceleração muito alta, o que pode causar sua separação do disco.

Por outro lado, se a força centrípeta for muito pequena, as partículas não serão submetidas a uma aceleração suficiente para manter seu movimento circular, e elas irão se afastar do disco.

Portanto, a aceleração centrípeta máxima que as partículas podem sofrer é um parâmetro importante para determinar a velocidade angular máxima do disco.

Além disso, a velocidade angular máxima também depende do raio do disco. Quanto maior for o raio, maior será a velocidade angular necessária para manter as partículas em movimento circular.

Isso explica porque a fórmula para a velocidade angular máxima envolve a raiz quadrada da aceleração centrípeta máxima e do raio do disco.

Vamos analisar a situação: a carga de 5,00 x 10³ N repousa sobre uma balança num elevador parado. Isso significa que a força normal exercida pela balança sobre a carga é igual à força peso da carga, que é dada por F_p = m x g, onde m é a massa da carga e g é a aceleração da gravidade.

Quando o elevador começa a descer, a balança passa a registrar uma força normal menor, de 4,98 x 10³ N. Isso ocorre porque a força peso da carga não muda, mas a força normal exercida pela balança sobre a carga agora é menor, pois o elevador está descendo.

Podemos relacionar a força normal exercida pela balança com a aceleração do elevador. Vamos chamar a aceleração do elevador de a. Nesse caso, a força normal exercida pela balança sobre a carga é dada por:

F_n = m x (g - a)

Como a balança registra uma força normal de 4,98 x 10³ N, podemos igualar essa força à expressão acima:

4,98 x 10³ N = m x (g - a)

Como a força peso da carga é de 5,00 x 10³ N, podemos igualar a força peso à expressão F_p = m x g:

5,00 x 10³ N = m x g

Dividindo as duas equações, podemos eliminar a massa m:

(4,98 x 10³ N) / (5,00 x 10³ N) = (g - a) / g

Simplificando, obtemos:

0,996 = 1 - a / g

Subtraindo 1 de ambos os lados, obtemos:

-0,004 = -a / g

Multiplicando ambos os lados por -g, obtemos:

0,04 x g = a

Substituindo o valor de g = 10,0 m.s^-2, obtemos:

a = 0,04 x 10,0 m.s^-2 = 4,00 x 10^-2 m.s^-2

Logo, a resposta correta é D) 4,00 x 10^-2.