Espero que você aprenda muito com este exercício.
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10 exercícios resolvidos de física sobre leis de newton com cálculos e explicações para aprender mecânica clássica
Confuso com as leis de Newton? Domine com nossos 10 exercícios resolvidos com cálculos!
#Índice
De acordo com a Primeira Lei de Newton:
A
Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme quando a resultante das forças que atuam sobre ele é nula.
B
Um corpo permanece em movimento apenas enquanto houver uma força atuando sobre ele.
C
Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é igual a zero, esse corpo somente pode estar em repouso.
D
A inércia de um objeto independe de sua massa.
E
Uma partícula tende a permanecer em aceleração constante.
Isac Newton não apenas estabeleceu as leis da mecânica como também estabeleceu a lei para uma das interações fundamentais, a lei da Gravitação Universal, e ainda construiu todo o arcabouço matemático necessário - o cálculo diferencial e integral - para que hoje se pudessem projetar e pragmaticamente construir desde edifícios até aviões, desde sistemas mais eficientes de freios automotivos até satélites em órbita.
A aceleração adquirida por um corpo de massa de 4 kg, sabendo que sobre ele atua uma força resultante de intensidade de 16 N, é igual a:
A
4 m/s2
B
8 m/s2
C
12 m/s2
D
16 m/s2
E
20 m/s2
Um carrinho, que está se movendo com velocidade de 20 m/s, passa a sofrer uma força resultante de intensidade 60 N, na mesma direção e no sentido oposto à velocidade.
Verifica-se que, após um intervalo de tempo de 5,0 s, a velocidade é de 5,0 m/s.
A massa do carrinho, em kg, é
A
50
B
20
C
30
D
10
E
40
Um automóvel com massa 1330 kg e velocidade 10 m/s atinge um pedestre de 70 kg que estava parado. Supondo a colisão elástica, o valor aproximado da velocidade do pedestre em m/s, após a colisão, é:
A
2,5
B
4,5
C
6,5
D
9,5
E
10,5
Parte 1 da resolução
Este exercício fala sobre a terceira lei de Newton, a Lei da "Ação e Reação". Isso significa que, para cada ação, há uma reação de mesma intensidade, mesma direção e em sentido oposto. O princípio da ação e reação analisa as interações que ocorrem entre dois corpos, que no caso dessa questão trata-se da colisão entre o automóvel e o pedestre.
Na física as colisões são interações entre corpos ou partículas em que um corpo ou partícula exerce força sobre o outro.
Uma colisão elástica ou choque elástico é um encontro entre dois corpos em que a energia cinética e o momento linear total do sistema se conservam, e em que os corpos envolvidos não sofrem deformações permanentes durante o impacto. Colisões de bolas de bilhar rígidas ou as bolas num pêndulo de Newton são dois exemplos de colisões praticamente elásticas.
Na colisão inelástica há uma perda de energia cinética e a energia pode ser transforma em outro tipo de energia, como a térmica.
- Nas colisões perfeitamente inelásticas, as duas partículas ou corpos ficam unidos como se fossem somente um e nas colisões parcialmente inelásticas as partículas ou corpos se separam sendo que a velocidade final dos corpos não permanece a mesma.
Parte 2 da resolução
Durante a colisão entre o automóvel e o pedestre, as forças externas são desprezadas se comparadas às internas, portanto, o sistema pode ser sempre considerado mecanicamente isolado.
O coeficiente de restituição é uma grandeza adimensional que caracteriza os diferentes tipos de colisão existentes entre dois corpos. Ele é determinado pela relação entre as velocidades dos corpos envolvidos imediatamente antes e após a colisão.
A colisão perfeitamente elástica, como mencionado no enunciado do exercício, é caracterizada pela conservação total da energia cinética. Sendo assim, a velocidade relativa de aproximação e de afastamento do pedestre e do carro envolvidos na colisão será igual e, portanto, para esse tipo de colisão, o coeficiente de restituição assumirá valor igual a 1.
O coeficiente de restituição é definido como a razão entre a velocidade relativa de aproximação, imediatamente antes da colisão, e a velocidade relativa de afastamento, imediatamente após a colisão.
- Dados extraídos do enunciado do exercício:
- Resolução e fórmula do coeficiente de restituição:
Observação: O detalhe mais importante da fórmula do coeficiente de restituição é que as variáveis do numerador e o denominador ficam invertidas.
Parte 3 da resolução
O físico e matemático inglês Sir Isaac Newton publicou um estudo que, em parte, explicou três relações fundamentais entre força e movimento, que explicam vários fenômenos físicos de nossa experiência cotidiana. Newton, em seus experimentos, verificou que o conceito de massa estava relacionado com o fato de os objetos resistirem à mudança em seu estado de movimento. Ele descreveu essa relação como uma propriedade intrínseca e imutável da massa dos corpos e dos objetos. Essa propriedade é definida na primeira lei de Newton.
Kesten e Tauck. Física na Universidade para as Ciências Físicas e da Vida. v. 1. Rio de Janeiro: LTC editora, 2012 (com adaptações).
A primeira lei de Newton garante que
A
um objeto em movimento tende a parar quando encontra sua posição natural de repouso.
B
um objeto em movimento tende a permanecer em movimento, podendo variar a velocidade, sua direção e sentido.
C
um objeto permanece fazendo o que for, a menos que uma força nula atue sobre ele, fazendo-o descrever uma trajetória curva.
D
a massa é uma propriedade intrínseca de um objeto. No caso, o objeto continuará a mover-se a menos que uma força resultante nula seja aplicada para alterar seu movimento.
E
um objeto permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que mude aquele estado por forças imprimidas sobre ele.
A ausência de movimento é um caso especial de aceleração nula, ou seja, pelas Leis de Newton, uma situação em que todas as forças que atuam sobre um corpo se equilibram. Portanto, a soma vetorial de todas as forças que agem sobre o corpo deve ser nula.
A definição supracitada refere-se ao ramo da física denominado
A
eletromagnetismo.
B
termodinâmica.
C
mecânica dos fluidos.
D
ondulatória.
E
estática.
Ao longo dos anos, estudiosos da Física descobriram que a natureza pode ser interpretada por meio de leis, princípios e axiomas. Atualmente, é inegável que as leis da Física são fundamentais para o entendimento de diversos fenômenos naturais. “Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja forçado a mudar aquele estado por forças impressas sobre ele”. Esse enunciado está se referindo a qual lei da Física?
A
Lei da Gravitação Universal.
B
Lei de Leibniz.
C
Lei da Conservação da Quantidade de Movimento.
D
Lei de Kepler.
E
Lei da Inércia.
Slackline é um esporte no qual o atleta deve se equilibrar e executar manobras estando sobre uma fita esticada. Para a prática do esporte, as duas extremidades da fita são fixadas de forma que ela fique a alguns centímetros do solo. Quando uma atleta de massa igual a 80 kg está exatamente no meio da fita, essa se desloca verticalmente, formando um ângulo de 10° com a horizontal, como esquematizado na figura. Sabe-se que a aceleração da gravidade é igual a 10 m s−2, cos(10°) = 0,98 e sen(10°) = 0,17.
Qual é a força que a fita exerce em cada uma das árvores por causa da presença da atleta?
A
4,0 × 102 N
B
4,1 × 102 N
C
8,0 × 102 N
D
2,4 × 103 N
E
4,7 × 103 N
Durante um reparo na estação espacial internacional, um cosmonauta, de massa 90 kg, substitui uma bomba do sistema de refrigeração, de massa 360 kg, que estava danificada. Inicialmente, o cosmonauta e a bomba estão em repouso em relação à estação. Quando ele empurra a bomba para o espaço, ele é empurrado no sentido oposto. Nesse processo, a bomba adquire uma velocidade de 0,2 m/s em relação à estação.
Qual é o valor da velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, após o empurrão?
A
0,05 m/s
B
0,20 m/s
C
0,40 m/s
D
0,50 m/s
E
0,80 m/s
Um automóvel, com uma massa de 1200 kg, tem uma velocidade de 72 km/h quando os freios são acionados, provocando uma desaceleração constante e fazendo com que o carro pare em 10 s, a força aplicada ao carro pelos freios vale, em newtons:
A
3600
B
2400
C
1800
D
900
#Resumo
As alternativas "A", "C", "D" e "E" estão erradas e a alternativa "B" está correta, pois 72km/h correspondem a 20m/s que foi utilizado para realizar o cálculo da desaceleração correspondente 2m/s², que possibilitou calcular a força de resultante de 2400N aplicada ao carro pelos freios.
Veja também a resolução completa e detalhada.
Perguntas e Respostas
Os dias talvez sejam iguais para um relógio, mas não para um homem.