ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS

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1 ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS FQA Ficha 3 - Forças fundamentais, leis de Newton e Lei da gravitação universal 11.º Ano Turma A e B 1 outubro 2014 NOME Nº Turma 1. Associe um número da coluna 1 a uma letra da coluna 2 de modo a obter correspondências corretas. Coluna 1 Coluna 2 I) Força nuclear forte (C) A) força com que a Terra e a Lua se atraem. II) Força eletromagnética (D) B) responsável pelo decaimento de um protão num neutrão. III) Força nuclear fraca (B) C) força que une os quarks na formação de protões e neutrões. IV) Força gravitacional (A) D) força de atrito. 2. Na Física contemporânea, todos os fenómenos podem ser descritos pelas quatro forças fundamentais: a gravitacional, que atua entre corpos e partículas que possuem massa. a eletromagnética, que atua entre corpos e partículas que possuem carga elétrica. a nuclear forte, que atua entre protões e neutrões no interior do núcleo dos átomos. a nuclear fraca, que é responsável pelos processos de transformação de um protão em um neutrão, ou vice-versa. Assim sendo, uma reação química é uma manifestação: (A) de uma combinação das forças gravitacional e eletromagnética. (B) da força gravitacional. (C) da força nuclear forte. (D) da força eletromagnética. X (E) da força nuclear fraca. 3. Um camião puxa um reboque sobre uma estrada horizontal. Pode afirmar-se que a força que o camião exerce sobre o reboque é, em módulo: (A) igual à força que o reboque exerce no camião X (B) simétrica da força que o reboque exerce no camião (C) igual à força que o reboque exerce sobre a estrada (D) igual à força que a estrada exerce sobre o reboque (E) igual à força que a estrada exerce sobre o camião 1

2 4. A uma ação corresponde uma reação de igual módulo mas de sentido oposto. Essa afirmação corresponde à (A) primeira Lei de Newton (B) segunda Lei de Newton X (C) terceira Lei de Newton (D) lei da Gravitação Universal (E) lei da Inércia 5. De acordo com a Primeira Lei de Newton podemos afirmar: X (A) Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre ele for nula. (B) Um corpo permanece em movimento apenas enquanto houver uma força a atuar 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 é independente da sua massa. (E) Uma partícula tende a permanecer em repouso se a sua aceleração for constante. 6. Observe atentamente as figuras e indique a força que corresponde a cada uma das frases que se seguem: (A) - Força exercida pela parede na mão da menina. (B) - Força exercida no solo pelo pé da menina. (C) - Força exercida pelo rapaz A no cordel. (D) - Força exercida pelo cordel na mão do rapaz B. 7. Explique qual é a função do cinto de segurança de um carro, utilizando o conceito de inércia. De acordo com a lei da inércia qualquer corpo permanece no seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme a não ser que uma força atue sobre ele. Assim, um corpo em movimento tende a manter o seu estado de movimento e um corpo parado tende a permanecer parado. Por isso, se estivermos dentro de um carro que se movimenta com uma certa velocidade e o condutor tiver de efetuar uma travagem brusca, de acordo com a lei da inércia, o condutor tenderia a manter o seu estado de movimento e consequentemente seria projetado contra o volante. O cinto de segurança impede que isso aconteça. 2

3 8. Um foguete está com os motores ligados e movimenta-se no espaço, longe de qualquer planeta. Em certo momento, os motores são desligados. O que irá ocorrer? Qual a lei física que explica esse acontecimento? A lei física que explica este acontecimento é a lei da inércia. Se os motores de propulsão forem desligados a força de propulsão dos gases de escape deixa de existir e como estamos longe de qualquer planeta também não atua nenhuma força gravítica no foguete. Então, de acordo com a lei da inércia, o foguete tenderia a mover-se com a velocidade que tinha no momento em que os motores foram desligados. 9. Considere a figura: A intensidade das forças, e são respetivamente 10 N, 15 N e 20 N. A massa do bloco é 10 Kg. a) Calcule a força resultante. b) Calcule a aceleração. c) Sabendo que o bloco estava inicialmente em repouso indique se o movimento é uniformemente acelerado, uniformemente retardado ou uniforme. Justifique a sua resposta. a) = + + Fr = -F 1 + F 2 + F 3 Fr = = 25 N b) = Fr = m a a = = 2,5 ms -2 c) Se o bloco estava em repouso e passou a deslocar-se no sentido positivo, com aceleração constante, então podemos afirmar que o movimento do bloco passou a ser retilíneo uniformemente acelerado no sentido positivo da trajetória. 10. Um halterofilista levanta um peso de 160 kg desde o solo até uma altura de 2,20 m. a) Determine o trabalho da força aplicada pelo halterofilista durante essa tarefa? b) Determine o trabalho realizado pela força gravítica do peso elevado. a) = 3, J b) 11. Observe a figura: y x 3

4 O corpo representado tem 2000 g e desloca-se de 10,0 m, ao longo de uma superfície horizontal, sofrendo a ação da força de intensidade 10,0 N. A força de atrito entre o bloco e o plano e de 2,0 N. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 ms -2. a) Calcule o valor da força resultante ( ). b) Determine o valor da aceleração do corpo. c) Determine o valor da reação normal. d) Determine o trabalho da resultante das forças aplicadas sobre o corpo. a) = Segundo o eixo dos xx Fr = -F x + F a Fr = -F cos 37 + F a Fr = -10,0 cos ,0 Fr = -6,0 N d) = 60 J b) = Fr = m a -6,0 = 2,0 a a = = 3,0 ms -2 c) Segundo o eixo dos yy Fy + R N - P = 0 F cos 53 + R N - m g = 0 10,0 cos 53 + R N - 2,0 10 = 0 R N = 20-6,0 = 14 N 12. Um bloco de massa M desliza uma distância L ao longo de um plano inclinado que faz um ângulo θ com a horizontal como se pode observar na figura: Podemos afirmar que a variação de energia cinética até à base do plano é: (A) Ec = M g L tan θ (B) Ec = M g L (C) Ec = M g L cos θ X (D) Ec = M g L sin θ = porque = mas segundo a direcção normal existe duas forças aplicadas no corpo que são a e. Como estas duas forças têm a mesma intensidade e sentidos opostos a resultante das forças segundo a direcção normal é zero pois é a diferença entre as duas. Assim, a só tem componente segundo a direcção tangencial que é a componente tangencial do peso do corpo, então de acordo com a lei do trabalho energia leccionada no 10º ano podemos escrever: W Fr = E c F r r cos α = E c Mgsenϴ r cos α = E c Mgsenϴ L cos 0 = E c Mgsenϴ L = E c que é a opção D 4

5 13. A lei da Gravitação universal pode ser matematicamente expressa por: onde F G representa o valor da força de atração gravitacional, G a constante de gravitação universal, M e m as massas dos corpos e d a distância entre os corpos. Se, na utilização da expressão acima, todas as grandezas estiverem expressas no Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade da constante de gravitação será: (A) N m g -1 (B) Kgf m g -1 (C) N m 2 g -2 X (D) N m 2 kg Determine a força de atração gravitacional da Terra sobre a Lua, sabendo que a massa da Lua é igual a 7, kg, a massa da Terra é igual a 5, kg e a distância do centro da Terra ao centro de gravidade da Lua é 3, km N 15. Um satélite (S) gira em torno de um planeta (P) numa órbita circular. Assinale, de entre as opções abaixo, aquela que melhor representa a resultante das forças que atuam sobre o satélite. X 16. A força da atração gravitacional entre dois corpos celestes é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os dois corpos. Assim, quando a distância entre um cometa e o Sol diminui para metade, a força de atração exercida pelo Sol sobre o cometa: X (A) diminui para metade (B) quadruplica (C) diminui 4 vezes (D) duplica = 17. Considere um corpo A de massa 20 kg. Para que este corpo atraia o planeta Terra com uma força de 50 N a sua distância à superfície terrestre deve ser aproximadamente igual: 5

6 X (A) ao raio da Terra; (B) ao quádruplo do raio da Terra; (C) ao dobro do raio da Terra; (D) a metade do raio da Terra; Considere: M T = 5, kg ; G = 6, Nm 2 kg -2 e = 1, m = m 6

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