Terceira Lei de Newton Ação e Reação

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1 Terceira Lei de Newton Ação e Reação 1. (G1 - ifsc 2015) Um pássaro está em pé sobre uma das mãos de um garoto. É CORRETO afirmar que a reação à força que o pássaro exerce sobre a mão do garoto é a força: a) da Terra sobre a mão do garoto. b) do pássaro sobre a mão do garoto. c) da Terra sobre o pássaro. d) do pássaro sobre a Terra. e) da mão do garoto sobre o pássaro. 2. (Ufsc 2015) A BR-101, também conhecida como Rodovia Translitorânea, faz a ligação do Brasil de norte a sul. Sua duplicação, portanto, é uma obra de grande importância. A construção da nova ponte de Laguna, batizada em homenagem à lagunense Anita Garibaldi, a heroína de dois mundos (América Latina e Europa), faz parte da obra de duplicação dessa rodovia e substituirá a atual ponte de Laguna, a Ponte Henrique Lage, inaugurada em 1º de setembro de A construção da nova ponte de Laguna e a conclusão da duplicação da rodovia BR-101 darão um grande impulso ao desenvolvimento econômico desta região e, também, ao turismo. Disponível em: < [Adaptado] Acesso em: 17 ago O desenho abaixo ilustra o sistema de guindaste usado para suspender os blocos de concreto que darão a base para a pista de rolamento dos veículos. Uma estrutura metálica fica apoiada sobre dois pilares (A e C), dando suporte ao guindaste que suspende os blocos de concreto, para que sejam fixados aos demais. Vamos admitir que a estrutura metálica possua uma 3 massa de 200 toneladas ( kg) cujo centro de massa esteja a 80,0 m do pilar A, que cada bloco possua uma massa de 10 toneladas e que o guindaste tenha uma massa de 5 2 toneladas. Adote g 10m / s. Com base nos dados acima, é CORRETO afirmar que: 01) para que todo o sistema (estrutura, guindaste e bloco) esteja em equilíbrio, é necessário que a soma dos momentos seja zero, M 0, assim como a soma das forças, F 0. 02) a altura do bloco suspenso pelo guindaste influencia o seu torque em relação ao pilar A ou ao pilar C. Página 1 de 13

2 04) à medida que o guindaste se desloca em direção ao pilar B, a força de reação dos pilares A e C aumenta e diminui, respectivamente. 08) supondo que o bloco suspenso esteja a 20,0 m do pilar C, as forças de reação nos pilares 4 4 A e C são, respectivamente, 121,5 10 N e 93,5 10 N. 16) inserir um novo ponto de sustentação da estrutura no pilar B não altera as forças de reação nos pilares A e C. 32) as forças de reação nos pilares A e C se alteram durante a subida do bloco, em velocidade constante, pelo guindaste. 3. (G1 - cftmg 2015) A figura seguinte ilustra uma pessoa aplicando uma força F para direita em uma geladeira com rodas sobre uma superfície plana. Nesse contexto, afirma-se que: I. O uso de rodas anula a força de atrito com o solo. II. A única força que atua na geladeira é a força aplicada pela pessoa. III. Ao usar rodas, a força de reação normal do piso sobre a geladeira fica menor. IV. A geladeira exerce sobre a pessoa uma força oposta e de igual intensidade a F. V. Se a geladeira se movimenta com velocidade constante, ela está em equilíbrio. São corretas apenas as afirmativas a) III e IV. b) IV e V. c) I, II e III. d) I, II e V. 4. (Ufsm 2014) O principal combustível usado pelos grandes aviões de transporte de carga e passageiros é o querosene, cuja queima origina diversos poluentes atmosféricos. As afirmativas a seguir referem-se a um avião em voo, num referencial inercial. I. Se a soma das forças que atuam no avião é diferente de zero, ele não pode estar em MRU. II. Se a soma das forças que atuam no avião é zero, ele pode estar parado. III. O princípio de conservação da energia garante que o avião se move em sentido contrário àquele em que são jogados os gases produzidos na combustão. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas I e II. c) apenas III. d) apenas II e III. e) I, II e III. Página 2 de 13

3 5. (Upe 2014) A figura a seguir representa um ventilador fixado em um pequeno barco, em águas calmas de um certo lago. A vela se encontra em uma posição fixa e todo vento soprado pelo ventilador atinge a vela. Nesse contexto e com base nas Leis de Newton, é CORRETO afirmar que o funcionamento do ventilador a) aumenta a velocidade do barco. b) diminui a velocidade do barco. c) provoca a parada do barco. d) não altera o movimento do barco. e) produz um movimento circular do barco. 6. (Ufsm 2014) Os avanços nas técnicas observacionais têm permitido aos astrônomos rastrear um número crescente de objetos celestes que orbitam o Sol. A figura mostra, em escala arbitrária, as órbitas da Terra e de um cometa (os tamanhos dos corpos não estão em escala). Com base na figura, analise as afirmações: I. Dada a grande diferença entre as massas do Sol e do cometa, a atração gravitacional exercida pelo cometa sobre o Sol é muito menor que a atração exercida pelo Sol sobre o cometas. II. O módulo da velocidade do cometa é constante em todos os pontos da órbita. III. O período de translação do cometa é maior que um ano terrestre. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas III. c) apenas I e II. d) apenas II e III. e) I, II e III. 7. (Uepg 2013) O estudo dos movimentos está fundamentado nas três leis de Newton. Sobre movimentos e as leis de Newton, assinale o que for correto. 01) O princípio da inércia é válido somente quando a força resultante sobre um corpo é não nula. 02) Duplicando o valor da força resultante aplicada sobre um objeto, a aceleração experimentada pelo objeto também será duplicada. 04) Forças de ação e reação nunca se anulam, pois atuam sempre em corpos distintos. 08) Um avião voando em linha reta com velocidade constante está em equilíbrio dinâmico. Página 3 de 13

4 8. (Ufpe 2013) A respeito das leis de Newton, podemos afirmar que: ( ) a primeira lei de Newton diz que, para que um corpo esteja em movimento, é obrigatório que haja pelo menos uma força atuando sobre ele. ( ) a segunda lei de Newton não contém a primeira lei de Newton como caso particular porque elas são completamente diferentes. ( ) a segunda lei de Newton implica em uma equação para cada força que atua em um corpo massivo. ( ) a terceira lei de Newton estabelece que a toda força de ação corresponde uma força de reação, sempre com ambas no mesmo corpo. ( ) as três leis de Newton valem em qualquer referencial. 9. (Ufsm 2013) O uso de hélices para propulsão de aviões ainda é muito frequente. Quando em movimento, essas hélices empurram o ar para trás; por isso, o avião se move para frente. Esse fenômeno é explicado pelo(a) a) 1ª lei de Newton. b) 2ª lei de Newton. c) 3ª lei de Newton. d) princípio de conservação de energia. e) princípio da relatividade do movimento. 10. (G1 - cftmg 2013) Considere um bloco em repouso sobre uma superfície plana, sujeito a uma força externa horizontal. Por ação gravitacional, esse bloco atua sobre a superfície com uma força de compressão. A partir das Leis de Newton, o par ação e reação é constituído pelas forças a) normal e peso. b) peso e de atrito. c) normal e de compressão. d) externa e de compressão. 11. (Uern 2013) Duas esferas metálicas idênticas estão carregadas com cargas elétricas de sinais iguais e módulos diferentes e se encontram situadas no vácuo, separadas uma da outra por uma distância x. Sobre a forca elétrica, que atua em cada uma destas esferas, tem-se que são a) iguais em módulo e possuem sentidos opostos. b) iguais em módulo e possuem o mesmo sentido. c) diferentes em módulo e possuem sentidos opostos. d) diferentes em módulo e possuem o mesmo sentido. 12. (G1 - utfpr 2012) Associe a Coluna I (Afirmação) com a Coluna II (Lei Física). Coluna I Afirmação 1. Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração. 2. Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se machuca porque o chão bate na pessoa. 3. Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate numa pedra parando. O garoto é, então, lançado para frente. Coluna II Lei Física ( ) 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação). ( ) 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia). ( ) 2ª Lei de Newton (F m a). A ordem correta das respostas da Coluna II, de cima para baixo, é: a) 1, 2 e 3. b) 3, 2 e 1. c) 1, 3 e 2. d) 2, 3 e 1. e) 3, 1 e 2. Página 4 de 13

5 13. (Ufsm 2012) Um halterofilista segura, por um curto intervalo de tempo, um haltere em equilíbrio, conforme indica a figura. As forças indicadas não estão necessariamente representadas em escala. Assim, F 1 representa a força do atleta sobre o haltere; F 2 representa o peso do haltere; F 3 representa a força do solo sobre o atleta e o haltere; F 4 representa o peso do atleta. São forças de mesmo módulo: a) F 1 e F 3. b) F 1 e F 4. c) F3 e F 4. d) F 1 e (F 3 F 4 ). e) F2 e F (Uespi 2012) Três livros idênticos, de peso 8 N cada, encontram-se em repouso sobre uma superfície horizontal (ver figura). Qual é o módulo da força que o livro 2 exerce no livro 1? a) zero b) 4 N c) 8 N d) 16 N e) 24 N 15. (Enem PPL 2012) Durante uma faxina, a mãe pediu que o filho a ajudasse, deslocando um móvel para mudá-lo de lugar. Para escapar da tarefa, o filho disse ter aprendido na escola que não poderia puxar o móvel, pois a Terceira Lei de Newton define que se puxar o móvel, o móvel o puxará igualmente de volta, e assim não conseguirá exercer uma força que possa colocá-lo em movimento. Qual argumento a mãe utilizará para apontar o erro de interpretação do garoto? a) A força de ação é aquela exercida pelo garoto. b) A força resultante sobre o móvel é sempre nula. c) As forças que o chão exerce sobre o garoto se anulam. d) A força de ação é um pouco maior que a força de reação. e) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo corpo. Página 5 de 13

6 16. (Ufrn 2012) Em Tirinhas, é muito comum encontrarmos situações que envolvem conceitos de Física e que, inclusive, têm sua parte cômica relacionada, de alguma forma, com a Física. Considere a tirinha envolvendo a Turma da Mônica, mostrada a seguir. Supondo que o sistema se encontra em equilíbrio, é correto afirmar que, de acordo com a Lei da Ação e Reação (3ª Lei de Newton), a) a força que a Mônica exerce sobre a corda e a força que os meninos exercem sobre a corda formam um par ação-reação. b) a força que a Mônica exerce sobre o chão e a força que a corda faz sobre a Mônica formam um par ação-reação. c) a força que a Mônica exerce sobre a corda e a força que a corda faz sobre a Mônica formam um par ação-reação. d) a força que a Mônica exerce sobre a corda e a força que os meninos exercem sobre o chão formam um par ação-reação. 17. (G1 - ifsc 2012) A força de reação normal é uma força que surge quando existe contato entre o corpo e uma superfície, sendo definida como uma força de reação da superfície sobre a compressão que o corpo exerce sobre esta superfície. Abaixo temos quatro situações, com os respectivos diagramas de forças. Analise a representação da Força de Reação Normal (N) em cada uma das situações. Assinale a alternativa CORRETA. a) A força de reação normal está corretamente representada em I, II e IV. b) A força de reação normal está corretamente representada em I, II e III. c) A força de reação normal está corretamente representada em I, III e IV. d) A força de reação normal está corretamente representada em II, III e IV. e) A força de reação normal está corretamente representada em todas as situações. Página 6 de 13

7 18. (Uftm 2011) Após a cobrança de uma falta, num jogo de futebol, a bola chutada acerta violentamente o rosto de um zagueiro. A foto mostra o instante em que a bola encontra-se muito deformada devido às forças trocadas entre ela e o rosto do jogador. A respeito dessa situação são feitas as seguintes afirmações: I. A força aplicada pela bola no rosto e a força aplicada pelo rosto na bola têm direções iguais, sentidos opostos e intensidades iguais, porém, não se anulam. II. A força aplicada pelo rosto na bola é mais intensa do que a aplicada pela bola no rosto, uma vez que a bola está mais deformada do que o rosto. III. A força aplicada pelo rosto na bola atua durante mais tempo do que a aplicada pela bola no rosto, o que explica a inversão do sentido do movimento da bola. IV. A força de reação aplicada pela bola no rosto é a força aplicada pela cabeça no pescoço do jogador, que surge como consequência do impacto. É correto o contido apenas em a) I. b) I e III. c) I e IV. d) II e IV. e) II, III e IV. 19. (Uel 2011) Top Spin é uma das jogadas do tênis na qual o tenista, usando a raquete, aplica à bola um movimento de rotação (que ocorre em torno do seu próprio eixo) sobreposto ao movimento de translação, conforme esquematizado na figura 11 a seguir: Com base nos conhecimentos de mecânica, e considerando a representação da figura, é correto afirmar que a) a trajetória do centro de massa da bola pode ser descrita por uma espiral, devido à composição dos movimentos de translação e de rotação. b) a bola alcançará uma distância maior devido ao seu movimento de rotação. c) a força que a raquete aplica à bola é a mesma que a bola aplica à raquete, porém em sentido contrário. d) a energia cinética adquirida no movimento ascendente da bola é transformada em energia potencial no movimento descendente. e) o torque aplicado à bola pela raquete resulta no seu movimento de translação. Página 7 de 13

8 20. (G1 - ifsp 2011) Um corpo de 20 kg de massa cai em queda livre de uma altura de 2 m. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, é correto afirmar que, durante a queda, o corpo atrai a Terra com: a) força desprezível, aproximadamente zero. b) força menor que 200N. c) força superior a 200N. d) força igual a 200N. e) uma força cada vez maior à medida que se aproxima do chão. Página 8 de 13

9 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Ação e reação são forças da mesma interação. No caso, a interação é entre o pé do pássaro e a mão do garoto. Assim: Ação: força pé do pássaro sobre a mão do garoto; Reação: força da mão do garoto sobre o pé do pássaro. Resposta da questão 2: = 13. [01] (Verdadeira) O equilíbrio estático de uma estrutura é atingido quando o momento resultante e as forças resultantes são nulas. [02] (Falsa) O torque é calculado pela distância perpendicular entre o ponto de apoio (pilar A) e o ponto de aplicação (guindaste), que também é chamado de braço de alavanca e independe da altura do bloco no guindaste, pois essa distância horizontal é a mesma para qualquer altura. [04] (Verdadeira) As reações nos pilares são maiores quanto mais próximo estiver a carga representada pelo guindaste, logo se há aproximação em relação ao pilar A sua reação aumenta e um afastamento em relação ao pilar C provoca uma redução da reação neste pilar. [08] (Verdadeira) O cálculo das reações de apoio em A e C: F 0 RA RC 215 tf (1) Calculando o Momento em A e usando a convenção sentido horário (-) e sentido antihorário (+), temos: M RC RC 93,5 tf 93,5 10 N 200 Substituindo R C na equação (1) 4 RA 93,5 215 tf RA 215 tf 93,5 tf 121,5 tf 121,5 10 N [16] (Falsa) Neste caso, as reações seriam alteradas pelo novo apoio. [32] (Falsa) O fato de o bloco subir na vertical, em velocidade constante, não alteram as configurações de forças de reação nos pilares devido ao movimento não ter aceleração e não possuir deslocamento horizontal que afetaria os braços de alavanca e as reações. Página 9 de 13

10 Resposta da questão 3: [B] [I] Incorreta. O uso de rodas não anula a força de atrito com o solo. Entre o solo e as rodas não há atrito de escorregamento mas há atrito de rolamento. [II] Incorreta. Além da força aplicada pela pessoa há também o peso e a força de contato com o solo, cujas componentes são a normal e o atrito. [III] Incorreta. Se a força aplicada pela pessoa é horizontal, a força de reação normal do piso sobre a geladeira tem a mesma intensidade do peso, com ou sem rodas, pois a geladeira está em equilíbrio na direção vertical. [IV] Correta. De acordo com o Princípio da Ação-Reação, a geladeira exerce sobre a pessoa uma força oposta e de igual intensidade a F. [V] Correta. Se a geladeira se movimenta com velocidade constante, ela está em equilíbrio dinâmico, pois está em movimento retilíneo e uniforme. Resposta da questão 4: [B] [I] CORRETA. Se a resultante das forças é não nula, o avião deve sofrer aceleração, não podendo estar em MRU. [II] CORRETA. Pelo Princípio da Inércia, se a resultante das forças é nula, ele pode estar em repouso ou em MRU. [III] INCORRETA. Isso é garantido pelo Princípio da AÇÃO-REAÇÃO. Resposta da questão 5: [D] O ventilador sopra ar para frente, recebendo uma força de reação para trás; todo o vento soprado atinge a vela, aplicando nela uma força para frente. Assim, agem no sistema barcovela-ventilador duas forças de mesma intensidade e de sentidos opostos, sendo nula a resultante nesse sistema. Portanto, nenhuma alteração ocorre no movimento do barco. Resposta da questão 6: [B] [I] INCORRETA. Pelo Princípio da Ação-Reação, essas forças têm a mesma intensidade. [II] INCORRETA. De acordo com a 2ª Lei de Kepler, se a trajetória do cometa é elíptica, seu movimento é acelerado quando ele se aproxima do Sol e, retardado, quando se afasta. [III] CORRETA. A 3ª Lei de Kepler garante que corpos mais afastados do Sol têm maior período de translação. Resposta da questão 7: = 14. [01] Incorreta. O princípio da inércia afirma que se a resultante das forças sobre um ponto material é nula, ele está em repouso (equilíbrio estático) ou em movimento retilíneo e uniforme (equilíbrio dinâmico). [02] Correta. De acordo com o princípio fundamental da dinâmica, o módulo da aceleração é diretamente proporcional à intensidade da força resultante e inversamente proporcional à massa. [04] Correta. O termo mais adequado a se usar para a terceira lei de Newton é: forças de ação e reação nunca se equilibram, pois atuam em corpos distintos. Elas se anulam quando deixam de atuar. [08] Correta. O movimento retilíneo e uniforme é um caso de equilíbrio dinâmico. Página 10 de 13

11 Resposta da questão 8: F F F F F. Falso as forças servem para alterar o movimento e não mantê-lo. Falso a primeira lei de Newton é um caso particular da segunda em que a resultante das forças é nula. Falso a segunda lei de Newton refere-se à resultante de todas as forças. Falso quem aplica a ação, recebe a reação. Falso somente em referenciais inerciais. Resposta da questão 9: [C] As forças do par ação-reação têm mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, conforme afirma a 3ª Lei de Newton (princípio da ação-reação). Resposta da questão 10: [C] Rigorosamente, não temos par ação-reação em nenhuma das opções. As forças de ação-reação são da mesma interação, têm mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos. As interações realizadas pelo bloco e os respectivos pares de forças de ação-reação geradas, conforme ilustra a figura, são: Bloco-Agente externo: F ext e F' ext. Bloco-Terra: P e P'. Bloco-Superfície: F sup e F' sup. Notemos que a Normal não é uma força, mas apenas uma componente da força que a superfície troca com o bloco. Caso não houvesse atrito, a força trocada com a superfície seria apenas a Normal, aí sim teríamos a força de compressão e a Normal formando um par açãoreação. Página 11 de 13

12 Resposta da questão 11: [A] Essas forças formam um par ação-reação, portanto têm: mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos. Resposta da questão 12: [D] Afirmação 1: relacionada à 2ª Lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica), pois a resultante das forças aplicadas sobre o carrinho no seu lançamento faz com que ele adquira aceleração. Afirmação 2: relacionada à 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação). A pessoa bate no chão, o chão reage e bate na pessoa. Afirmação 3: relacionada à 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia). Há uma imprecisão nessa afirmação, pois o garoto não é lançado, mas, sim, continua em movimento, por Inércia. Assim, a correspondência correta é: ( 2 ) 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação). ( 3 ) 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia). ( 1 ) 2ª Lei de Newton (F m a). Resposta da questão 13: Gabarito oficial: [D]. Gabarito SuperPro : Sem resposta. Como se trata de equilíbrio: No haltere: F1 F2 0 F2 F 1 F2 F 1. No conjunto: F2 F4 F3 0. Mas: F2 F 1. Então: F F F 0 F F F F1 F3 F 4. Logo, têm mesmo módulo: F 1 e F3 F 4. A banca examinadora fez confusão quanto à forma de escrever uma equação na forma vetorial e na forma escalar. A alternativa ficaria correta se fosse assim expressa: F1 F3 F 4. Página 12 de 13

13 Resposta da questão 14: [D] Consideremos que os livros 2 e 3 formem um único corpo de peso 16 N. A normal que o livro 1 exerce no livro 2 (N 12) deve equilibrar o peso desse corpo. Portanto: N12 16 N. Pelo princípio da Ação-reação, o livro 2 exerce no livro 1 uma força de mesma intensidade, em sentido oposto. Assim: N N 16 N Resposta da questão 15: [E] Ação e reação são forças de mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, porém, não se equilibram, pois não atuam no mesmo corpo. Resposta da questão 16: [C] A Lei da Ação e Reação (3ª Lei de Newton) afirma que as forças do par Ação-Reação: - São da mesma interação (Mônica-corda); - Agem em corpos diferentes (uma na Mônica e a outra na corda), portanto não se equilibram, pois agem em corpos diferentes; - São recíprocas (Mônica na corda/corda na Mônica) e simultâneas; - Têm mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos. Resposta da questão 17: [A] A força normal tem sempre direção perpendicular à superfície de apoio, no sentido de evitar a penetração do corpo na superfície, o que não se verifica apenas na situação III. Resposta da questão 18: [A] As forças de ação e reação: são da mesma interação; são simultâneas e recíprocas; Não se equilibram, pois agem em corpos diferentes, são do mesmo tipo (campo-campo ou contato/contato) têm mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos; Resposta da questão 19: [C] Ação e reação. Resposta da questão 20: [D] Pelo principio da ação-reação, as forças de interação entre o corpo e a Terra têm a mesma intensidade, igual ao peso do corpo. F corpo/terra = F Terra/corpo = P = m g = = 200 N. Página 13 de 13