Aulas 1 a 3 Leis de Newton

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1 EQUIPE DE FÍSICA ALUNO(A): Nº TURMA: TURNO: DATA: / / COLÉGIO: Aulas 1 a 3 Leis de Newton PRIMEIRA LEI DE NEWTON DO MOVIMENTO Todo objeto permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme numa linha reta, a menos que seja obrigado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele. A palavra-chave nesta lei é permanece: um objeto permanece fazendo seja o que for, a menos que uma força seja exercida sobre ele. Se ele está em repouso, ele permanece em estado de repouso. Isto é ilustrado quando uma toalha de mesa é habilidosamente puxada de súbito por baixo dos pratos sobre uma mesa, deixando tais pratos em seus estado iniciais de repouso. Se um objeto está se movendo, ele permanece se movendo, sem fazer curva ou alterar sua rapidez. Isto é evidente nas sondas espaciais que movem-se permanentemente no espaço exterior. As alterações no movimento devem ser impostas contra a tendência de um objeto em reter seu estado de movimento. Esta propriedade dos objetos de resistir a alterações no movimento é chamada de inércia. Muitas pessoas viajam na carroceria de um caminhão. Se no meio da viagem o caminhão precisa frear bruscamente, as pessoas que estão na carroceria do veículo continuam seu movimento sendo jogadas para frente, pois não havia motivo para que parassem. E terão o mesmo problema quando o caminhão que estava parado sair em disparada: todos serão jogados para trás, pois não têm motivo para se mover - o caminhão sai e as pessoas ficam. Outro exemplo clássico é quando estamos em um ônibus em movimento, de repente o ônibus faz uma curva brusca e tendemos a ser jogados pra fora deste. De fato se o ônibus estiver em movimento em uma linha reta bem como os passageiros, tenderemos a ficar nesse estado de movimento, se não nos seguramos (aplicarmos uma força) no momento da curva, seria como se fossemos arremessados pra fora, mas na verdade só estamos mantendo nosso estado de movimento. FORÇAS E SEUS EFEITOS Podemos reconhecer a existência de forças pelos efeitos que produzem quando aplicadas a um corpo. Uma força, no sentido mais simples, é um empurrão ou puxão. Sua origem pode ser gravitacional, elétrica, magnética ou simplesmente um esforço muscular. DEFORMAÇÃO A deformação é um dos efeitos causados pela força. Por exemplo, quando você chuta uma bola, no ponto de contato entre o pé e a bola ocorre uma deformação. TIPOS DE DEFORMAÇÕES: 1. Tração: Muitos cavaleiros, ao saltar obstáculos com seu cavalo, podem encontrar dificuldades, quando o cavalo vem em disparada e refuga na hora do salto: o cavaleiro vai para o outro lado da cerca, mas sem o cavalo! 2. Compressão: 3. Torção: 4. Flexão:

2 ALTERAÇÃO DE VELOCIDADE, FORÇA PRODUZ ACELERAÇÃO Qualquer objeto que acelera está sob ação de um empurrão ou um puxão - uma força de algum tipo. Pode ser um empurrão súbito, como o de um chute em uma bola de futebol, ou a atração contínua da gravidade. A aceleração é causada pela força. Com frequência mais de uma única força atua sobre um objeto. Lembre-se que a combinação de forças que atuam sobre um objeto é a força resultante. A aceleração depende da força resultante. Por exemplo, se você empurrar um objeto com duas vezes mais força e a força resultante duplica, o objeto ganhará rapidez a uma taxa duas vezes maior. A aceleração, então, dobrará o valor quando a força resultante dobrar. Triplicar a força resultante produz três vezes mais aceleração. Dizemos então que a aceleração produzida é diretamente proporcional à força resultante. Escrevemos: Aceleração ~ Força Resultante O símbolo ~ denota "é diretamente proporcional a". Isso significa que qualquer variação em um é a mesma variação no outro. MASSA E PESO A aceleração que se imprime sobre um objeto depende não apenas das forças aplicadas e das forças de atrito, mas da inércia do mesmo. Quanto de inércia um objeto possui depende da quantidade de matéria que ele tem - quanto mais matéria, mais inércia. Para especificar quanta matéria alguma coisa possui, usamos o termo massa. Quanto maior for a massa de um objeto, maior será sua inércia. A massa é uma medida da inércia de um objeto material. Normalmente dizemos que um objeto possui bastante matéria se ele pesa muito. Mas existe uma diferença entre massa e peso. Podemos definir cada um deles da seguinte maneira: Massa É a medida da inércia ou lerdeza que um objeto apresenta em resposta a qualquer esforço feito para movê-la, pará-la ou alterar de algum modo o seu estado de movimento. Peso É a força sobre um objeto devido à tração gravitacional. Massa e peso são diretamente proporcionais entre si. Se a massa de um objeto é dobrada, seu peso também dobra; se a massa torna-se duas vezes menor, o mesmo acontece com o peso. Por causa disso, frequentemente, massa e peso são trocados. Mas a massa é mais fundamental do que o peso; ela é uma quantidade fundamental que escapa completamente à atenção da maioria das pessoas. Por exemplo, se você está tentando determinar qual de dois pequenos objetos é o mais massivo, pode sacudí-ios para a frente e para trás em sua mão, ou movimentá-io de alguma maneira. Ao fazê-io, você estará avaliando qual dos dois é mais difícil de conseguir mover, verificando qual dos dois resiste mais a uma alteração no movimento. Você estará de fato, comparando as inércias dos corpos ou seja a massa. Caso apenas sustente-os em sua mão estará avaliando qual dos dois é atraído com maior intensidade pela terra, assim estará medindo qual dos dois é mais pesado. A confusão ocorre porque, como dissemos, massa e peso são propor-cionais entre si. Uma bigorna flutuando no espaço exterior, entre a Terra e a Lua por exemplo, pode não ter peso, mas possui massa. Também é fácil confundir massa com volume. Quando imaginamos um objeto com muita massa, com frequência imaginamos um objeto grande. O tamanho de objeto (volume), entretanto, não é exatamente uma boa maneira de avaliar sua massa. Qual é o mais fácil de movimentar: uma bateria de carro ou uma caixa de papelão vazia do mesmo tamanho? Assim, vemos que massa não é nem peso e nem volume. Massa Resiste a Aceleração Empurre um colega seu num skate que ele será acelerado. Agora empurre, com a mesma força, um elefante sobre o mesmo skate e a aceleração produzida será muito menor. Você verificará que a quantidade de aceleração depende não apenas da força, mas também da massa a ser empurrada. A mesma força aplicada a uma massa duas vezes maior produz a metade da aceleração. Para uma massa três vezes maior, um terço da aceleração. Dizemos que, para determinada força, a aceleração produzida é inversamente proporcional à massa. Isto é, Aceleração ~ 1/Massa Quanto maior a massa, maior a força que se deve fazer para obter uma certa aceleração. Aqui, inversamente, significa que os dois valores variam em direções opostas. Quando o denominador cresce, a quantidade inteira decresce. Por exemplo, a quantidade 1/100 é menor do que 1/10. SEGUNDA LEI DE NEWTON DO MOVIMENTO 2

3 MÓDULO 2 DE FÍSICA OLIMPÍADA NÍVEL 1 Todos os dias vemos coisas que não mantêm um mesmo estado de movimento: objetos que inicialmente estão em repouso, mais tarde podem estar em movimento; objetos podem seguir por caminhos que não são linhas retas; coisas em movimento podem parar. A maioria dos movimentos que observamos sofre alterações, que são o resultado de uma ou mais forças aplicadas. Toda a força resultante, seja ela de uma única fonte ou de uma combinação de fontes, produz aceleração. A relação da aceleração com a força resultante e a inércia é dada pela segunda lei de Newton. A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força resultante atuando sobre ele; tem o mesmo sentido que esta força e é inversamente proporcional à massa do objeto. vezes maior do que uma única força. Se cada um de vocês puxar com iguais forças em sentidos opostos, a força resultante é nula. As forças iguais, mas orientadas em sentidos opostos, cancelam-se mutuamente. Uma delas pode ser considerada a negativa da outra, e elas somam-se algebricamente para dar um resultado que é zero uma força resultante nula. A Figura a seguir mostra como as forças se combinam para produzir uma força resultante. Um par de forças de 5N, aplicadas no mesmo sentido, produzem uma força resultante de 10N. Se estão em sentidos contrários, a força resultante então é zero. Se 10N são exercidos para a direita e 5N para a esquerda, a força resultante de 5N estará para a direita. As forças estão representadas por setas. Uma quantidade tal como é uma força, que possui tanto valor como direção e sentido, é chamada de uma quantidade vetorial. Quantidades vetoriais podem ser representadas por setas cujo comprimento e cuja direção representam o valor e a direção da quantidade. TERCEIRA LEI DE NEWTON DO MOVIMENTO F R = m.a UNIDADE NO SI: O que representa 1 Newton? 1 N = 1 kg. m/s 2 F Newton (N) 1 Newton representa a força necessária para acelerar um corpo de 1 kg com 1m/s 2. Um objeto é acelerado no mesmo sentido que a força que atua sobre ele. Se uma força for aplicada no sentido do movimento de um objeto, fará a rapidez do mesmo aumentar. Se for aplicada no sentido oposto, fará diminuir a rapidez do objeto. Atuando em ângulos retos à direção do movimento, desviará o objeto. Aplicada numa outra direção qualquer, causará uma combinação de variação da rapidez com desvio da trajetória. A aceleração de um objeto está sempre no mesmo sentido da força resultante. A aceleração de um objeto, então, depende tanto da força resultante exercida sobre ele como de sua massa. Força Resultante As variações que ocorrem no movimento devem-se a uma força ou combinação de forças.quando mais de uma força atuar sobre um objeto, nós levaremos em conta a força resultante. Por exemplo, se você e um amigo puxam um objeto num mesmo sentido com forças iguais, as forças dos dois se combinam para produzir uma força resultante duas A terceira lei de Newton estabelece: Sempre que um objeto exerce uma força sobre um outro objeto, este exerce uma força igual e oposta sobre o primeiro. A terceira lei de Newton com frequência é enunciada assim: "A cada ação corresponde sempre uma reação igual". Em qualquer interação há sempre um par de forças de ação e reação, que são iguais em valor e de sentidos opostos. Nem uma força existe sem a outra as forças aparecem em pares. Uma é a ação e a outra é a reação. O par de forças de ação e reação constitui uma interação entre duas coisas. Você interage com o piso quando caminha sobre ele. O empurrão que você exerce contra o piso está acoplado ao empurrão dele contra você. O par de forças ocorre simultaneamente. Analogamente, os pneus de um carro empurram contra a rodovia, enquanto a rodovia empurra de volta os pneus os pneus e a rodovia estão empurrando-se mutuamente. Ao nadar, você interage com a água e a empurra para trás, enquanto ela o empurra para a frente - você e a água estão se empurrando um ao outro. Em cada caso existe um par de forças, uma de ação e outra de reação. As forças de reação são as responsáveis pelo nosso movimento nestes casos. Essas forças dependem do atrito; sobre o gelo, uma pessoa ou carro podem ser incapazes de exercer a força de ação a produzir a força de reação necessária. Qual das forças é chamada de ação e qual é chamada de reação não importa. O ponto importante é que uma não existe sem a outra. 3

4 Exemplos clássicos onde se verifica a terceira lei de Newton. Ação: o homem puxa a mola. Reação: A mola puxa o homem. Quando você se apoia em uma parede, está exercendo uma força contra ela. Simultaneamente, a parede está exercendo sobre você uma força igual e oposta. Por isso que você não cai. Ação: a Terra puxa a bola. Reação: a bola puxa a Exercícios Conceituais 1. Por que você cambaleia para a frente num ônibus que para subitamente? Por que você cambaleia para trás quando ele torna-se mais rápido? Que lei se aplica aqui? Na interação entre o martelo e a estaca, cada um exerce a mesma quantidade de força sobre o outro. 2. Em termos da primeira lei de Newton (a lei da inércia), como o encosto de cabeça do banco de um automóvel ajuda a prevenir lesões no pescoço causadas quando seu carro sofre uma colisão pela traseira? 3. Em termos da primeira lei de Newton (a lei da inércia), como o encosto de cabeça do banco de um automóvel ajuda a prevenir lesões no pescoço causadas quando seu carro sofre uma colisão pela traseira? As forças de impacto entre as bolas azul e amarela movimentam a bola amarela e param a bola azul. Ação: O pneu empurra a estrada. Reação: a estrada empurra o pneu. Ação: o foguete empurra o gás. Reação: o gás empurra o foguete. 4. Uma sonda espacial pode ser levada por um foguete até o espaço exterior. O que mantém a sonda em movimento após o foguete parar de impulsioná-ia? 5. Se você atira uma moeda diretamente para cima, enquanto está andando de trem, onde ela cai, se o movimento do trem é uniforme sobre trilhos retos? E quando o trem diminui sua rapidez enquanto a moeda está no ar? E quando o trem está fazendo uma curva? 6. Qual é mais fundamental, massa ou peso? Qual deles muda com a localização? 7. Se a massa de um bloco que desliza é triplicada enquanto mantém-se constante a força resultante aplicada, em quanto diminui a aceleração? 8. Se a massa de um bloco que desliza é de algum modo triplicada, ao mesmo tempo em que a força resultante sobre si é triplicada também, como se compara a aceleração produzida assim com a aceleração original? 9. Qual é a força resultante que atua sobre um objeto de 10N em queda livre, enquanto ele sofre 4N de resistência do ar? E quando a resistência do ar for de 10N? 10 Por que um paraquedista pesado cai mais rápido do que um paraquedista leve que usa um paraquedas de mesmo tamanho? 4

5 MÓDULO 2 DE FÍSICA OLIMPÍADA NÍVEL Qual é a força resultante sobre uma Mercedes conversível viajando numa estrada reta, com rapidez de 100km/h? 12. Por que um objeto pesado não acelera mais que um objeto leve, quando ambos estão em queda livre? 13. A velocidade de um objeto pode inverter seu sentido enquanto mantém uma aceleração constante? Em caso afirmativo, dê um exemplo; caso contrário, explique por quê. 14. Se um objeto não está acelerando, você pode concluir que nenhuma força atua sobre ele? Justifique sua resposta. 15. Uma bola torna-se mais lenta enquanto rola sobre uma longa pista de boliche. Existe alguma força horizontal atuando sobre ela? Como você sabe? 16. É possível fazer uma curva na ausência de uma força? Justifique sua resposta. 17. Num ônibus espacial orbitando no espaço você tem em suas mãos duas caixas idênticas, uma cheia de areia e a outra cheia de penas. Você pode dizer qual é qual sem abrí-ias? 18. A gravidade sobre a superfície da Lua é apenas 1/6 da gravidade sobre a superfície da Qual é o peso de um objeto de 10kg sobre a Lua e sobre a Terra? Qual a massa de cada um deles? 19. O que requer menos combustível, lançar um foguete a partir da Lua ou da Terra? Justifique sua resposta. 20. Para puxar um carrinho através de um gramado, com velocidade constante, você tem de exercer constantemente uma força. Considere este fato em relação à primeira lei de Newton, que estabelece que o movimento com velocidade constante não requer força alguma. força o chão exerce? Por que você não se move para cima por causa dessa força? 27. Você pode tocar fisicamente outra pessoa sem que ela o toque com o mesmo valor de força? 28. Considere as duas forças atuando sobre uma pessoa que se mantém parada, ou seja, o puxão da gravidade para baixo e a força de apoio do piso para cima. Essas forças são iguais e opostas? Elas formam um par açãoreação? Justifique sua resposta. 29. Você empurra um carro pesado com as mãos. O carro, por sua vez, empurra-o de volta com força igual, mas oposta. Isto não significa que as forças se anulam mutuamente, tomando impossível acelerar? Justifique sua resposta em qualquer caso. 30. Se um caminhão e um automóvel colidem frontalmente, sobre qual deles atuará uma força mais intensa? Qual dos veículos experimentará a maior aceleração? Explique suas respostas. 31. Que equipe ganhará um cabo-de-guerra: aquela que puxa mais fortemente a corda ou aquela que empurra mais fortemente contra o solo? Explique. 32. Aqui, a pedra está em repouso, interagindo tanto com a superfície da rampa como com o bloco. a) Identifique todas as forças que atuam na pedra e desenhe os vetores-força adequados. b) Mostre que é nula a força resultante sobre a pedra. (Dica 1: Há duas forças normais sobre a pedra. Dica 2: Esteja certo de que o que desenhou são as forças que atuam sobre a pedra, e não aquelas que a pedra aplica nas superfícies.) 21. Quando você salta verticalmente a partir do chão, qual é a sua aceleração no ponto mais alto? 22. Qual é a força resultante sobre uma maçã de I N quando você a mantém em repouso acima de sua cabeça? Qual é a força resultante sobre ela depois que você a solta? 23. Se você deixar cair um par de bolas de tênis simultaneamente do topo de um edifício, elas atingirão o chão ao mesmo tempo. Se você encher uma delas com grãos de chumbo e então soltá-ias juntas, qual delas baterá primeiro no chão? Qual delas experimentará maior resistência do ar? Justifique suas respostas. 24. Qual é a maior aceleração que uma corredora pode alcançar se o atrito entre seus calçados e o pavimento corresponde a 90% do peso dela? 25. A Terra lhe puxa para baixo com uma força gravitacional que você chama de seu peso. Você puxa a Terra para cima com o mesmo valor de força? 26. Quando você está parado sobre o chão, este exerce uma força orientada para cima contra seus pés? Quanta 33. Duas forças de 3,0 N e 4,0 N atuam perpendicularmente sobre um bloco de massa 2,0 kg. Qual é a aceleração decorrente? Aulas 4 e 5 Exercícios 1. Tomando como referência as grandezas físicas que se relacionam através da segunda lei de Newton, pode-se dizer que, para um corpo de determinada massa, existe uma relação de proporção direta entre: a) sua massa e a sua velocidade. b) a força aplicada para que ele esteja em movimento e sua velocidade. c) seu peso e sua velocidade. d) sua massa e a sua aceleração. 5

6 e) a força aplicada para que ele esteja em movimento e sua aceleração. 2. Considerando-se o conceito de massa, pode-se dizer: a) A massa de um objeto depende do valor da aceleração da gravidade. b) A massa depende da quantidade de material que constitui um objeto. c) A massa de um objeto depende da sua localização. d) Massa e peso são a mesma quantidade. 3. A respeito do conceito de inércia, pode-se dizer que: a) inércia é uma força que mantém os objetos em repouso ou em movimento com velocidade constante. b) inércia é uma força que leva todos os objetos ao repouso. c) um objeto de grande massa tem mais inércia que um de pequena massa. d) objetos que se movem rapidamente têm mais inércia que os que se movem lentamente. 4. Assinale a afirmativa CORRETA sobre a força resultante sobre um objeto em movimento. a) Para se manter o objeto em movimento, é necessário que a resultante das forças sobre ele não seja nula. b) Se o objeto se move em um círculo com velocidade escalar constante, então a força resultante sobre ele é nula. c) Se o objeto está em queda livre, a resultante das forças sobre ele é nula. d) Se o objeto está acelerado, então a resultante das forças sobre ele não é nula. 5. De acordo com a terceira lei de Newton, a toda força corresponde outra igual e oposta, chamada de reação. A razão por que essas forças não se cancelam é: a) elas agem em objetos diferentes. b) elas não estão sempre na mesma direção. c) elas atuam por um longo período de tempo. d) elas não estão sempre em sentidos opostos. 6. Um paraquedista, alguns minutos após saltar do avião, abre seu paraquedas. As forças que atuam sobre o conjunto paraquedista / equipamentos são, então, o seu peso e a força de resistência do ar. Essa força é proporcional à velocidade. Desprezando-se qualquer interferência de ventos, podese afirmar que, a) a partir de um certo momento, o paraquedista descerá com velocidade constante. b) antes de chegar ao chão, o paraquedista poderá atingir velocidade nula. c) durante toda a queda, a força resultante sobre o conjunto será vertical para baixo. d) durante toda a queda, o peso do conjunto é menor do que a força de resistência do ar. 7. A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49N.Pode-se, então, afirmar que o pacote de arroz: a) atrai a Terra com uma força de 49N. b) atrai a Terra com uma força menor do que 49N. c) não exerce força nenhuma sobre a d) repele a Terra com uma força de 49N. e) repele a Terra com uma força menor do que 49N. 8. Qual das alternativas a seguir se relaciona ou é explicada pela 1ª lei da Dinâmica, também chamada de lei da Inércia? a) Uma bola de tênis que, ao receber uma raquetada do Guga, atinge 214 Km/h. b) Num jogo de basquete, a bola ao ser empurrada para baixo por Oscar, bate no chão e retorna à sua mão. c) A Ferrari de Felipe Massa que, ao entrar numa curva em alta velocidade, derrapa e sai da pista pela tangente. d) Uma bola que, ao ser cabeceada pelo Ronaldinho, muda de direção e sentido e entra no gol. e) Um soco desferido pelo Popó atinge o seu adversário e o manda para o chão. 9. Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, supostamente um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está movimento retilíneo e uniforme em relação à Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado? a) mais alto; b) mais baixo; c) mais alto se o elevador estiver subindo, mais baixo se estiver descendo; d) mais baixo se o elevador estiver subindo, mais baixo se estiver descendo; e) exatamente do mesmo modo. 10. Na Terra, um astronauta tem peso de 900 N. Em Marte, seu peso seria em torno de 300 N. Isto ocorreria porque: a) o volume de Marte equivale a aproximadamente 1/3 do volume terrestre. b) em Marte, a força de atração da gravidade é cerca de 1/3 da da c) a densidade de Marte é 3 vezes menor que a da d) o raio médio de Marte é 3 vezes menor que o terrestre. e) em Marte, a inércia é reduzida a 1/3 da inércia na 11. Ao medir o peso de um objeto com um dinamômetro, num local onde a aceleração da gravidade foi considerada 10,0 m/s 2, um técnico encontrou o valor de 7,00N. A massa desse objeto, em gramas, era mais próxima de: a) 700. d) b) 70,0. e) c) 7, Sobre uma estação espacial em órbita em torno da Terra é correto afirmar que: a) ela fica sujeita a uma força resultante apontada para o centro da b) os astronautas, no seu interior, ficam independentes da força da gravidade terrestre. c) a força gravitacional sobre a estação é nula, pois ela está no vácuo. d) ela fica sujeita a uma aceleração constante tangente à trajetória. 6

7 MÓDULO 2 DE FÍSICA OLIMPÍADA NÍVEL 1 e) necessariamente ela deve dar uma volta em torno da Terra em um período igual ao de 1 dia terrestre. 13. A lua esta em órbita da Terra devido a uma força de atração mútua que atua em ambos os corpos, conhecida como força gravitacional, proposta por Isaac Newton. Com relação a esta força, podemos afirmar que: a) Sua magnitude é igual à da força com que o Sol atrai a b) Depende somente da massa dos planetas. c) É de mesma natureza da força que faz uma fruta cair de uma árvore. d) É uma força de natureza Nuclear. e) Nenhuma das alternativas anteriores é correta. 14. A figura mostra dois blocos A e B de mesmo material que estão empilhados e em repouso sobre uma superfície horizontal. Pode-se afirmar que, em módulo, a força que A exerce sobre B é: a) Nula. b) Maior do que a força que B exerce sobre A. c) Menor do que a força que B exerce sobre A. d) Igual à força que B exerce sobre A. e) Não existe força entre os corpos. 15) A aceleração da gravidade na superfície da Lua é seis vezes menor do que a aceleração da gravidade na superfície da Com relação a esta afirmativa qual das alternativas abaixo está correta: a) Uma pessoa pesa na Terra, seis vezes mais do que na Lua. b) Uma pessoa pesa na Lua, seis vezes mais do que na c) Na Lua a sua massa é seis vezes maior do que na d) Na Lua a sua massa é seis vezes menor do que na e) Como a massa não varia, a gravidade não mudará o peso de uma pessoa tanto na Lua quanto na 16. Considere a colisão frontal entre um automóvel e um caminhão. No momento da colisão, é correto afirmar que a força que a carreta exerce sobre o automóvel é: a) Maior que a força que o automóvel exerce sobre a carreta e em sentido contrário. b) Maior que a força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido. c) Igual à força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido. d) Igual à força que o automóvel exerce sobre a carreta e em sentido contrário. e) Menor que a força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido. 17. Um carro de cor preta e outro de cor branca colidem na interseção de duas ruas, como mostra a figura a seguir e, no momento da colisão apresentam velocidades de mesmo módulo. Sabendo que os dois carros são do mesmo modelo, qual das seguintes afirmações é verdadeira? a) O carro preto exerce uma força de maior intensidade sobre o carro branco do que o branco sobre o preto. b) O carro branco exerce uma força de maior intensidade sobre o carro preto do que o preto sobre o branco. c) O carro preto exerce força sobre o branco e este não exerce força sobre o preto. d) O carro preto exerce força sobre o branco de mesma intensidade que o carro branco sobre o preto. e) É impossível determinar a intensidade da força que eles exercem pois o choque é perpendicular. 18. Sobre uma partícula P agem quatro forças, representadas na figura abaixo. O módulo da força resultante sobre a partícula é de: a) 5N c) 6N b) 24N d) 10N 19. Uma pessoa fez a seguinte experiência: Ela pegou duas folhas de papel iguais e as deixou cair da mesma altura, sendo que uma delas aberta e a outra amassada na forma de uma bola. A folha de papel amassada chegou primeiro ao chão, porque: a) A folha aberta tem um peso menor que a folha amassada. b) A folha amassada tem uma massa maior do que a folha aberta. c) A folha aberta apresenta uma resistência ao ar maior do que a folha amassada. d) A folha aberta apresenta uma resistência ao ar menor do que a folha amassada. e) Nenhuma das alternativas anteriores está correta. 20. Um carro de brinquedo em movimento retilíneo uniforme sobre um plano horizontal encontra uma rampa inclinada, sobe a rampa até alcançar o ponto mais alto e, em seguida, começa a descer. O atrito é tão pequeno que pode ser ignorado. Quando o carro está subindo a rampa, a força resultante sobre ele será: a) nula. b) de mesma intensidade da resultante que atua quando o carro desce. c) na direção da rampa e dirigida no mesmo sentido do movimento do carro. d) vertical e de sentido para baixo. e) de intensidade diferente da resultante que atua quando o carro desce. 7

8 21. Um foguete encontra-se à deriva no espaço exterior, movendo-se ao longo da linha FG, mostrada na figura a seguir, sem estar sujeito a qualquer força externa. Em G o motor do foguete é acionado para produzir uma aceleração constante em direção perpendicular à linha FG e sentido para cima. O motor é desligado quando o foguete alcança uma determinada altura h, em relação à linha FG. 24. Um homem empurra um caixote para a direita, com velocidade constante, sobre uma superfície horizontal, como mostra a figura a seguir. Desprezando-se a resistência do ar, o diagrama que melhor representa as forças que atuam no caixote é: Qual opção abaixo melhor representa o caminho do foguete a partir do ponto G? 22. Um corpo de massa m encontra-se suspenso por um fio inextensível de massa desprezível. Esta situação e o diagrama de forças estão representados nas figuras a seguir. Afirma-se que as seguintes forças formam pares de ação e reação: r r r r I. F1 e F2 V. F4 e F5 r r r r II. F1 e F4 VI. F5 e F6 r r r r III. F2 e F3 VII. F 3 e F 6 r r r r IV. F3 e F4 VIII. F3 e F5 Está correto o que se afirma em: a) I, IV e VI. b) II, III e VII. c) III, V e VIII. d) I, V e VI. e) II, IV, VII e VIII. 23. Um livro de Física está apoiado sobre uma mesa plana e horizontal. Em relação a este sistema, é correto afirmar que: a) o peso do livro e a força normal que a mesa exerce sobre ele formam um par ação reação, anulando-se, portanto. b) quando o livro está em repouso sobre a mesa, a força de atrito que age sobre ele devido ao contato com a mesa é sempre nula. c) se empurrarmos o livro e o colocarmos em movimento, a força que teremos que fazer para mantê-lo com velocidade constante será menor que aquela necessária para colocá-lo em movimento. d) após colocado em movimento, o livro somente permanecerá em movimento caso continuemos aplicando uma força sobre ele. e) a força de atrito entre o livro e a mesa é a mesma qualquer que seja a massa do livro. 25. Uma partícula é submetida à ação de duas forças, uma de 60N e a outra de 80N. Sobre o módulo da força resultante sobre essa partícula, pode-se afirmar que será: a) de 140N necessariamente. b) de 20N em qualquer situação. c) de 100N se as forças forem perpendiculares entre si. d) obrigatoriamente diferente de 80N. 26. A respeito das leis de Newton, são feitas três afirmativas: I. A força resultante necessária para acelerar, uniformemente, um corpo de massa 4,0kg, de 10m/s para 20m/s, em uma trajetória retilínea, em 5,0s, tem módulo igual a 8,0N. II. Quando uma pessoa empurra uma mesa e ela não se move, podemos concluir que a força de ação é anulada pela força de reação. III. Durante uma viagem espacial, podem-se desligar os foguetes da nave que ela continua a se mover. Esse fato pode ser explicado pela primeira lei de Newton. Assinale: a) se todas as afirmativas estiverem corretas. b) se todas as afirmativas estiverem incorretas. c) se apenas as afirmativas I e II estiverem corretas. d) se apenas as afirmativas I e III estiverem corretas. e) se apenas as afirmativas II e III estiverem corretas. 27. Durante uma brincadeira, Bárbara arremessa uma bola de vôlei verticalmente para cima, como mostrado na figura. Assinale a alternativa cujo diagrama MELHOR representa a(s) força(s) que atua(m) na bola no ponto MAIS alto de sua trajetória. 8

9 MÓDULO 2 DE FÍSICA OLIMPÍADA NÍVEL No clássico problema de um burro puxando uma carroça, um estudante conclui que o burro e a carroça não deveriam se mover, pois a força que a carroça faz no burro é igual em intensidade à força que o burro faz na carroça, mas com sentido oposto. Sob as luzes do conhecimento da Física, pode-se afirmar que a conclusão do estudante está errada porque: a) ele esqueceu-se de considerar as forças de atrito das patas do burro e das rodas da carroça com a superfície. b) considerou somente as situações em que a massa da carroça é maior que a massa do burro, pois se a massa fosse menor, ele concluiria que o burro e a carroça poderiam se mover. c) as leis da Física não podem explicar este fato. d) o estudante não considerou que mesmo que as duas forças possuam intensidades iguais e sentidos opostos, elas atuam em corpos diferentes. e) na verdade, as duas forças estão no mesmo sentido, e por isto elas se somam, permitindo o movimento. 29. A Terra atrai, para o seu centro, todos os corpos próximos à sua superfície. Esta força é descrita pela expressão que representa a Lei da Gravitação Universal de Newton. Quanto maior a massa do corpo, maior será a força de atração gravitacional. Se isto é verdadeiro, por que razão um corpo de maior massa não cai mais depressa que um corpo de menor massa? Justifique. GM m F = 2 R Edvan_e-mals_ Rev.: Gerardo Anotações 9