Segunda Lei de Newton
Lista de 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Segunda Lei de Newton com questões de Vestibulares.
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1. (URCA) De acordo com a segunda lei de Newton, uma partícula sob ação de uma única força “F” possui, em relação à um referencial inercial, uma aceleração “a” de tal forma que “F=m.a” onde “m” é a massa da partícula. Se a massa da partícula for dada em quilograma (kg) e a força em newtons (N) então a aceleração da partícula será dada em:
- N/kg.
- N.kg.
- N².
- kg².
- kg/N.
Resposta: A
Resolução:
2. (UECE) Sobre a segunda lei de Newton, é correto afirmar que
- a força entre duas massas puntiformes é proporcional à distância entre elas.
- a força resultante em uma massa puntiforme é proporcional a sua aceleração.
- a força resultante em uma massa puntiforme é inversamente proporcional a sua aceleração.
- a força entre duas massas puntiformes é proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Resposta: B
Resolução:
3. (CESUPA) De acordo com a segunda Lei de Newton da mecânica a aceleração imposta a um objeto de massa m por uma força F é diretamente proporcional ao módulo da força: quanto maior o valor da força, maior será a aceleração do objeto. Entretanto, é conhecido pelo menos desde a época de Galileu, no século 17, que, se retirarmos a influência da atmosfera sobre o movimento, os objetos em queda pela ação da gravidade no mesmo local têm a mesma aceleração. Esta não depende do peso do objeto, ou seja, da força com que o objeto é puxado para baixo.
Qual das afirmativas abaixo explica corretamente esta aparente contradição?
- As diferenças de pressão da atmosfera sobre o objeto influenciam na queda, aumentando a força que puxa o objeto para baixo. Por isso, os objetos mais pesados caem com mais aceleração na Terra, mas não em um vácuo.
- A força da gravidade é a mesma para todos os corpos no mesmo local da Terra. Esta é a lei da gravidade de Galileu. Ela não contradiz de fato a Lei de Newton por que esta só é válida fora da atmosfera, ou seja, no espaço. Por isso, a Lei de Newton é válida para explicar os movimentos dos planetas no sistema solar, mas a de Galileu é válida para explicar os movimentos na superfície da Terra.
- Segundo a Lei de Newton, a aceleração do objeto é igual à razão entre o valor da força resultante sobre ele e sua massa. Como a força peso é diretamente proporcional à massa do objeto, a razão é sempre a mesma, ou seja, a aceleração é sempre a mesma, seja qual for o objeto no vácuo. Neste caso, o efeito da atmosfera é simplesmente o de retardar o movimento dos corpos de maneira diferente, dependendo da massa e do tamanho de cada um.
- A segunda Lei de Newton foi formulada depois da época de Galileu. Por isso, ela é a mais correta das duas, como podemos observar ao deixar cair um objeto bem pesado e um bem leve ao mesmo tempo. É óbvio que o mais pesado chega primeiro ao chão. A aceleração só será igual se os objetos estiverem em planos inclinados, como Galileu os observou.
Resposta: C
Resolução: Segundo a Lei de Newton, a aceleração do objeto é igual à razão entre o valor da força resultante sobre ele e sua massa. Como a força peso é diretamente proporcional à massa do objeto, a razão entre a força resultante e a massa é sempre a mesma, independentemente do objeto. Portanto, a aceleração é sempre a mesma, seja qual for o objeto no vácuo. Nesse caso, o efeito da atmosfera é apenas retardar o movimento dos corpos de maneira diferente, dependendo da massa e do tamanho de cada um. A influência da atmosfera não afeta a relação entre força e aceleração descrita na segunda Lei de Newton.
04. (FUVEST) Um veículo de 5,0kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária: s = 3t² + 2t + 1, onde s é medido em metros e t em segundos. O módulo da força resultante sobre o veículo vale:
- 30N
- 5N
- 10N
- 15N
- 20N
Resposta: A
Resolução:
05. (UFMT) A ordem de grandeza de uma força de 1000N é comparável ao peso de:
A ordem de grandeza de uma força de 1000N é comparável ao peso de:
- um lutador de boxe peso pesado.
- um tanque de guerra.
- um navio quebra-gelo
- uma bola de futebol
- uma bolinha de pingue-pongue
Resposta: A
Resolução: A ordem de grandeza de uma força de 1000N é comparável ao peso de um lutador de boxe peso pesado porque o peso médio de um lutador de boxe nessa categoria geralmente varia entre 90 kg e 120 kg.
A força de 1000N representa aproximadamente 100 kg de peso (considerando a aceleração da gravidade de aproximadamente 9,8 m/s²). Portanto, essa força está na mesma ordem de grandeza do peso de um lutador de boxe peso pesado, que está dentro da faixa mencionada.
06. (UFGO) Um automóvel em trajetória reta, tem massa 1.512kg e uma velocidade inicial de 60km/h. Quando os freios são acionados, para produzir uma desaceleração constante, o carro pára em 1,2 min. A força aplicada ao carro é igual, em newtons, a:
- 350
- 1.260
- 21.000
- 25.200
- 75.600
Resposta: A
Resolução: Para determinar a força aplicada ao carro, podemos usar a segunda lei de Newton, que afirma que a força (F) é igual à massa (m) multiplicada pela aceleração (a):
F = m * a
Sabemos que a massa do carro é 1.512 kg. Para encontrar a aceleração, precisamos usar as informações sobre a velocidade inicial (v0), a velocidade final (vf) e o tempo (t) em que ocorre a desaceleração.
A velocidade final é 0, pois o carro para completamente. A velocidade inicial é 60 km/h, que precisamos converter para metros por segundo (m/s):
60 km/h = (60 * 1000) / 3600 = 16.67 m/s
O tempo é dado como 1,2 min, que também precisamos converter para segundos:
1,2 min = 1,2 * 60 = 72 s
Agora podemos calcular a aceleração usando a fórmula da velocidade média:
a = (vf - v0) / t
a = (0 - 16.67) / 72
a ≈ -0.231 m/s² (a desaceleração é negativa porque o carro está diminuindo a velocidade)
Agora podemos encontrar a força aplicada ao carro:
F = m * a
F = 1.512 * (-0.231)
F ≈ -0.349 N
07. (UFMG) Um corpo de massa m está sujeito à ação de uma força F que o desloca segundo um eixo vertical em sentido contrário ao da gravidade. Se esse corpo se move com velocidade constante, é porque:
- a força F é maior do que a da gravidade.
- a força resultante sobre o corpo é nula.
- a força F é menor do que a gravidade.
- a diferença entre os módulos das duas forças é diferente de zero.
- a afirmação da questão está errada, pois qualquer que seja F o corpo estará acelerado porque sempre existe a aceleração da gravidade.
Resposta: B
Resolução:
08. (FATEC-SP) A equação horária da velocidade de uma partícula em movimento retilíneo e de 3kg de massa é v = 4 + 2t, com unidades do Sistema Internacional. A força resultante sobre a partícula tem módulo de:
- 6N
- 2N
- 30N
- 3N
- 1,5N
Resposta: A
Resolução: A força resultante (F) sobre uma partícula pode ser calculada usando a segunda lei de Newton, que relaciona a força com a massa (m) e a aceleração (a):
F = m * a
Sabemos que a massa da partícula é 3 kg. Para encontrar a aceleração, podemos derivar a equação horária da velocidade (v) em relação ao tempo (t):
a = dv/dt
Neste caso, a derivada da função v = 4 + 2t é simplesmente 2. Portanto, a aceleração é constante e igual a 2 m/s².
Agora podemos calcular a força resultante:
F = m * a
F = 3 * 2
F = 6 N
09. (UEL-PR) Um corpo de massa m é submetido a uma força resultante de módulo F, adquirindo aceleração a. A força resultante que se deve aplicar a um corpo de massa m/2 para que ele adquira aceleração 4a deve ter módulo:
- F/2
- F
- 2F
- 4F
- 8F
Resposta: C
Resolução: De acordo com a segunda lei de Newton, a força resultante (F) em um objeto é igual ao produto da massa (m) pelo valor da aceleração (a):
F = m * a
A questão nos diz que um corpo de massa m está sujeito a uma força resultante de módulo F, adquirindo uma aceleração a. Agora, queremos descobrir qual deve ser a força resultante (F') aplicada a um corpo de massa m/2 para que ele adquira uma aceleração 4a.
Podemos usar a mesma fórmula da segunda lei de Newton para determinar F':
F' = (m/2) * (4a)
F' = 2ma
Agora, vamos comparar F' com F para identificar a relação entre eles:
F' / F = (2ma) / (ma) = 2
Portanto, concluímos que o módulo da força resultante que deve ser aplicada a um corpo de massa m/2 para que ele adquira uma aceleração 4a é o dobro do módulo da força resultante original F.
10. (AFA-SP) Durante um intervalo de tempo de 4s atua uma força constante sobre um corpo de massa 8,0kg que está inicialmente em movimento retilíneo com velocidade escalar de 9m/s. Sabendo-se que no fim desse intervalo de tempo a velocidade do corpo tem módulo de 6m/s, na direção e sentido do movimento original, a força que atuou sobre ele tem intensidade de:
- 3,0 N no sentido do movimento original.
- 6,0 N em sentido contrário ao movimento original.
- 12,0 N no sentido do movimento original.
- 24,0 N em sentido contrário ao movimento original.
Resposta: B
Resolução: Para determinar a intensidade da força que atuou sobre o corpo, podemos usar a segunda lei de Newton, que relaciona a força resultante (F) com a massa (m) e a aceleração (a):
F = m * a
Sabemos que a massa do corpo é de 8,0 kg. Precisamos determinar a aceleração do corpo durante o intervalo de tempo de 4s. Podemos usar a fórmula da aceleração média:
a = (vf - v0) / t
Onde vf é a velocidade final, v0 é a velocidade inicial e t é o intervalo de tempo. Substituindo os valores conhecidos:
a = (6 - 9) / 4
a = -3 / 4
a = -0,75 m/s² (a aceleração é negativa porque está no sentido contrário ao movimento original)
Agora podemos calcular a força resultante:
F = m * a
F = 8,0 * (-0,75)
F = -6,0 N
A intensidade da força que atuou sobre o corpo é de 6,0 N. Além disso, como a aceleração é negativa, a força está em sentido contrário ao movimento original.