Exercícios resolvidos de física sobre leis de newton com cálculos

Para mandar bem em provas, exames e concursos treine e aprenda gratuitamente com esta lista de exercícios resolvidos sobre leis de newton.


De acordo com a Primeira Lei de Newton:

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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.

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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:

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Ano: 2016 Banca: FCC Órgão: SEDU-ES

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

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Ano: 2013 Banca: FUNCAB Órgão: PC-ES

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:


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:
    • Velocidade de aproximação do carro = 10 m / s Velocidade de aproximação do pedestre = 0 m / s Velocidade de afastamento do carro = velC Velocidade de afastamento do pedestre = velP
  • Resolução e fórmula do coeficiente de restituição:
    • coeficiente de restituição = ( vel afastamento carro vel afastamento pedestre ) ( vel aproximação pedestre vel aproximação carro ) 1 = ( velC velP ) ( 0 10 ) 1 = ( velC velP ) 10 10 = velC velP


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
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Ano: 2018 Banca: Quadrix Órgão: SEDUCE-GO

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

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Ano: 2018 Banca: FCC Órgão: SABESP

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

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Ano: 2015 Banca: NC-UFPR Órgão: UFPR

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?

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Ano: 2019 Banca: INEP Órgão: ENEM

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?

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Ano: 2014 Banca: INEP Órgão: ENEM

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?

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Ano: 2020 Banca: PUC-MG Órgão: PUC-MG

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:


Parte 1 da resolução

A segunda lei de Newton nos diz que "A força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida", ou seja, para que se mude o estado de movimento de um objeto é necessário exercer uma força sobre ele que dependerá da massa que ele possui. Aplicando-se o conceito explicado anteriormente a este exercício sobre a segunda lei de Newton, os freios do automóvel aplicam uma força que faz o carro mudar seu estado de movimento.

O enunciado da questão já nos deu a massa de 1200kg, a velocidade inicial de 72km/h e tempo de desaceleração que é 10s, ficando a nos a incumbência de calcular a aceleração antes de calcularmos a força aplicada pelos freios do automóvel.

  • Cálculo da conversão de km/h para m/s
    • m / s = km / h ÷ 3,6 m / s = 72km / h ÷ 3,6 m / s = 20m / s
  • Cálculo da aceleração
    • Aceleração média = ( velocidade final velocidade inicial ) ÷ ( tempo final tempo inicial ) am = ( vf vi ) ÷ ( tf ti ) am = ( 0m / s 20m / s ) ÷ ( 10s 0s ) am = 20 ÷ 10 am = 2m / cujo módulo é 2m /

  • Observações:
    • Antes de fazer o cálculo da aceleração temos que converter a velocidade 72km/h para a unidade de m/s, ou seja, de km/h para m/s devemos dividir pelo fator 3,6 e de m/s para km/h devemos multiplicar pelo fator 3,6.

    • O enunciado do problema nos disse que o carro para após dez segundos, ou seja, podemos inferir que a velocidade final após 10s é 0km/h e que o tempo inicial é 0s e o final é 10s quando ocorre a parada.

    • Movimento uniformemente variado (MUV) trata-se de um movimento no qual a mudança de velocidade, chamada de aceleração, ocorre a uma taxa constante.

Parte 2 da resolução

Na parte 1 a aceleração de -2m/s² foi calculada e o enunciado do exercício já nos deu a massa de 1200kg. Para chegarmos à resposta Letra B, -2400N de força aplicada pelos freios para parar o automóvel, basta realizarmos o cálculo pela fórmula da segunda lei de Newton, conforme demonstrado abaixo:


Força resultante = massa × aceleração. Fr = m × a Fr = 1200kg × 2m / Fr = 2400N cujo módulo é 2400N

Observação: Na física módulo representa o valor de uma grandeza física em sua magnitude ou intensidade, ou seja, não consideramos seu sentido ou sua direção, é considerado apenas seu valor numérico.

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