Leis de Newton 2013/2014

Transcrição

1 Leis de Newton 2013/ (G1 - ifce 2014) Considere as afirmações sob a luz da 2ª lei de Newton. I. Quando a aceleração de um corpo é nula, a força resultante sobre ele também é nula. II. Para corpos em movimento circular uniforme, não se aplica a 2ª lei de Newton. III. Se uma caixa puxada por uma força horizontal de intensidade F = 5N deslocar-se sobre uma mesa com velocidade constante, a força de atrito sobre a caixa também tem intensidade igual a 5 N. Está(ão) correta(s): a) apenas III. b) apenas II. c) apenas I. d) I e III. e) II e III. 2. (Ifsc 2014) Ao saltar de paraquedas, os paraquedistas são acelerados durante um intervalo de tempo, podendo chegar a velocidades da ordem de 200 km/h, dependendo do peso e da área do seu corpo. Quando o paraquedas abre, o conjunto (paraquedas e paraquedista) sofre uma força contrária ao movimento, capaz de desacelerar até uma velocidade muito baixa permitindo uma aterrissagem tranquila. Assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A aceleração resultante sobre o paraquedista é igual à aceleração da gravidade. 02) Durante a queda, a única força que atua sobre o paraquedista é a força peso. 04) O movimento descrito pelo paraquedista é um movimento com velocidade constante em todo o seu trajeto. 08) Próximo ao solo, com o paraquedas aberto, já com velocidade considerada constante, a força resultante sobre o conjunto (paraquedas e paraquedista) é nula. Página 1 de 9

2 16) Próximo ao solo, com o paraquedas aberto, já com velocidade considerada constante, a força resultante sobre o conjunto (paraquedas e paraquedista) não pode ser nula; caso contrário, o conjunto (paraquedas e paraquedista) não poderia aterrissar. 32) A força de resistência do ar é uma força variável, pois depende da velocidade do conjunto (paraquedas e paraquedista). 3. (Uece 2014) Duas únicas forças, uma de 3 N e outra de 4 N, atuam sobre uma massa puntiforme. Sobre o módulo da aceleração dessa massa, é correto afirmar-se que a) é o menor possível se os dois vetores força forem perpendiculares entre si. b) é o maior possível se os dois vetores força tiverem mesma direção e mesmo sentido. c) é o maior possível se os dois vetores força tiverem mesma direção e sentidos contrários. d) é o menor possível se os dois vetores força tiverem mesma direção e mesmo sentido. 4. (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. 5. (G1 - ifce 2014) Na figura abaixo, o fio inextensível que une os corpos A e B e a polia têm massas desprezíveis. As massas dos corpos são ma = 4,0 kg e mb = 6,0 kg. Desprezando-se o atrito entre o corpo A e a superfície, a aceleração do conjunto, em m/s 2, é de (Considere a aceleração da gravidade 10,0 m/s 2 ) a) 4,0. b) 6,0. c) 8,0. d) 10,0. e) 12,0. Página 2 de 9

3 6. (Ufg 2014) Um objeto de 5 kg move-se em linha reta sob a ação de uma força. O gráfico a seguir representa sua velocidade em função do tempo. Considerando-se os dados apresentados, conclui-se que o gráfico, que representa a força que atua no objeto em função do tempo, é o seguinte: a) b) c) d) e) Página 3 de 9

4 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Rússia envia navios de guerra para o Mediterrâneo. Fonte militar disse que envio ocorre devido à situação na Síria. A Marinha negou que a movimentação esteja ligada à crise em Damasco. 29/08/ h32 - Atualizado em 29/08/ h32 A Rússia está enviando dois navios de guerra ao Mediterrâneo Oriental, enquanto potências ocidentais se preparam para uma ação militar na Sina em resposta ao suposto ataque com armas químicas na semana passada. Uma fonte anônima do comando das Forças Armadas disse que um cruzador de mísseis e um navio antissubmarino chegariam aos próximos dias ao Mediterrâneo por causa da situação bem conhecida uma clara referência ao conflito na Síria. A Marinha negou que a movimentação esteja ligada aos eventos na Síria e disse que faz parte de uma rotatividade planejada de seus navios no Mediterrâneo. A força não disse que tipo de embarcações, ou quantas, estão a caminho da região. Os Estados Unidos acusam as forças do governo sírio de realizar um ataque com armas químicas na semana passada e disse que está reposicionando suas forças navais no Mediterrâneo. (Portal G1 para-o-mediterraneo-diz-agencia.htrni- Acesso em 30/ ) 7. (G1 - cftrj 2014) Um cruzador de mísseis russo, classe Kirov, opera com turbinas de propulsão nuclear e tem uma massa total de aproximadamente toneladas. Em uma missão, ele é capaz de passar da velocidade de 18 km/h para 54 km/h em aproximadamente 10 minutos. Nesta situação, a força média comunicada ao navio pelas suas turbinas é de: a) N. b) N. c) N. d) 1440 N. 8. (Ueg 2013) No reino animal, existem seres que têm a capacidade de realizar diferentes tipos de voos. O voo pode ser dividido em três grupos: o paraquedismo, o planeio e o voo propulsionado. Com relação aos tipos de voo, considera-se o seguinte: a) no animal planador, a facilidade do voo depende da forma e da dimensão das asas, sendo o movimento no ar ascendente e sem realização de trabalho. b) no paraquedismo, a força de resistência do ar no animal equilibra-se com o seu peso, fazendo-o cair com velocidade constante. c) nos voos propulsionados, os animais exercem a movimentação de seus músculos para impulsionarem o deslocamento vertical. d) o paraquedismo e o planeio baseiam-se em princípios físicos iguais, pois as forças de resistência e peso são um par de ação e reação. Página 4 de 9

5 9. (G1 - cftmg 2013) Ao analisar a situação representada na tirinha acima, quando o motorista freia subitamente, o passageiro a) mantém-se em repouso e o para-brisa colide contra ele. b) tende a continuar em movimento e colide contra o para-brisa. c) é empurrado para frente pela inércia e colide contra o para-brisa. d) permanece junto ao banco do veículo, por inércia, e o para-brisa colide contra ele. 10. (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. 11. (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. 12. (Ueg 2013) Alguns conceitos de física aparecem comumente no cotidiano e são equivocadamente interpretados. Com relação a esse fato, o conceito correto é o seguinte: a) calor é energia térmica em trânsito, enquanto temperatura caracteriza a energia térmica de um sistema em equilíbrio. b) energia é a medida de uma força atuando sobre um determinado corpo em movimento. c) massa é a medida de inércia, enquanto peso é a intensidade da força gravitacional. d) movimento e repouso são consequências da velocidade uniforme de um corpo material. Página 5 de 9

6 13. (Upe 2013) Suponha um bloco de massa m = 2 kg inicialmente em repouso sobre um plano horizontal sem atrito. Uma força F = 16 N é aplicada sobre o bloco, conforme mostra a figura a seguir. Qual é a intensidade da reação normal do plano de apoio e a aceleração do bloco, respectivamente, sabendo-se que sen 60 = 0,85, cos 60 = 0,50 e g = 10 m/s 2? a) 6,4 N e 4 m/s 2 b) 13, 6 N e 4 m/s 2 c) 20,0 N e 8 m/s 2 d) 16,0 N e 8 m/s 2 e) 8,00 N e 8 m/s (Unicamp 2013) Em agosto de 2012, a NASA anunciou o pouso da sonda Curiosity na superfície de Marte. A sonda, de massa m = 1000 kg, entrou na atmosfera marciana a uma velocidade v 0 = 6000 m/s. A sonda atingiu o repouso, na superfície de Marte, 7 minutos após a sua entrada na atmosfera. Calcule o módulo da força resultante média de desaceleração da sonda durante sua descida. Página 6 de 9

7 Gabarito: Resposta da questão 1: [D] [I] Correta. É o que afirma o Princípio da Inércia, 1ª lei de Newton. [II] Incorreta. A 2ª lei de Newton aplica-se a qualquer referencial inercial. [III] Correta. Supondo que a trajetória seja retilínea, trata-se de MRU, sendo nula a resultante. Então a força de atrito deve ter a mesma intensidade da força F. Resposta da questão 2: = 40. Justificando as proposições incorretas: [01] Incorreta. A resistência do ar não é desprezível, impedindo a queda livre. [02] Incorreta. Atuam no paraquedista o peso e a resistência do ar. [04] Incorreta. O movimento é acelerado no início da queda. [08] Correta. [16] Incorreta. De acordo com o Princípio da Inércia, se o movimento é retilíneo e uniforme a resultante das forças sobre o corpo é nula. [32] Correta. Resposta da questão 3: [B] A resultante de duas forças tem módulo máximo quando elas têm mesmo sentido; e módulo mínimo quando elas têm sentidos opostos. Para esse caso. Rmáx 3 4 Rmáx 7 N. Rmín 4 3 Rmín 1 N. De acordo com o Princípio Fundamental da Dinâmica: R R m a a. m A aceleração tem módulo máximo quando a resultante tem intensidade máxima, portanto, quando as forças têm mesma direção e mesmo sentido. Comentário: massa é uma grandeza física e não um objeto, como sugere o enunciado. Existe um corpo puntiforme, um objeto puntiforme ou uma partícula. A massa é uma grandeza física associada à quantidade de matéria existente no corpo, no objeto ou na partícula. Resposta da questão 4: [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 5: [B] Aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica ao sistema: 2 PB ma mb a a a 6 m/s. Página 7 de 9

8 Resposta da questão 6: [D] Interpretemos como força, no enunciado, a resultante das forças que agem no objeto. Considerando trajetória retilínea, do gráfico dado, calculamos a aceleração escalar desse objeto. Aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica, obtemos o valor algébrico da força resultante, que é constante no intervalo de tempo mostrado, pois se trata de movimento uniformemente variado. Δv a a -2 m/s. Δt Fres m a 5 2 Fres 10 N. Resposta da questão 7: [A] Dados: v 0 = 18 km/h = 5 m/s; v = 54 km/h = 15 m/s; M = ton = kg; Δt 10min 600s. O enunciado deveria pedir a intensidade da força média resultante sobre o navio. Se desprezarmos forças dissipativas, a força média resultante é a comunicada pelas turbinas. Assim, aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica: Δv Fm M am M Fm Δt F N. m Resposta da questão 8: [B] Pelo Princípio da Inércia, se o animal cai com velocidade constante, a resultante das forças sobre ele é nula, portanto o peso e força de resistência do ar se equilibram. Resposta da questão 9: [B] Inércia é uma propriedade de todos os corpos: todo corpo em repouso tende a continuar em repouso; todo corpo em movimento tende a continuar em movimento retilíneo e uniforme. Resposta da questão 10: 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. Página 8 de 9

9 Resposta da questão 11: = 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. Resposta da questão 12: [C] Inércia é a resistência natural que um corpo oferece quando se tenta alterar seu estado de movimento ou de repouso. A medida da Inércia de um corpo é sua massa. Peso é a força que o campo gravitacional local aplica no corpo. Resposta da questão 13: [A] A figura abaixo mostra as forças que agem no bloco. As forças verticais anulam-se. Ou seja: NFsen60 P N16x0,85 20 N 20 13,6 6,4N 2 Na horizontal FR ma Fcos60 ma 16x0,5 2a a 4,0 m/s Resposta da questão 14: Dados: m = 1000 kg; v 0 = 6000 m/s; v = 0; Δt = 7 min = 420 s. Da segunda lei de Newton, para a força resultante tangencial: v Fres m a Fres m 1000 t ,2 10 res 4 F 1,43 10 N. Página 9 de 9