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\[ F = m \times a \]
\[ 20 \, \text{N} = 5 \, \text{kg} \times a \]
Para encontrar a aceleração (a), isolamos a variável:
\[ a = \frac{F}{m} \]
Substituindo os valores:
\[ a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} \]
\[ a = 4 \, \text{m/s}^2 \]
Portanto, a aceleração do corpo será de 4 m/s², que corresponde à alternativa b.
**Questão:** Um carro de 1000 kg está se movendo a uma velocidade de 36 km/h em uma
estrada. De repente, o motorista freia o carro, que para completamente em 5 segundos. Qual
é a força média exercida pelos freios sobre o carro durante esse tempo?
**Alternativas:**
a) 200 N
b) 300 N
c) 400 N
d) 500 N
**Resposta:** c) 400 N
**Explicação:** Para resolver a questão, precisamos usar a segunda lei de Newton e a
fórmula da força média.
Primeiro, devemos converter a velocidade de 36 km/h para m/s:
\[ 36 \, \text{km/h} = \frac{36 \times 1000 \, \text{m}}{3600 \, \text{s}} = 10 \,
\text{m/s} \]
A velocidade inicial (V₀) é 10 m/s e a velocidade final (V) é 0 m/s, pois o carro para. Agora,
podemos calcular a aceleração (a) do carro usando a seguinte fórmula:
\[ a = \frac{V - V₀}{t} \]
onde t é o tempo em segundos. Neste caso:
\[ a = \frac{0 \, \text{m/s} - 10 \, \text{m/s}}{5 \, \text{s}} = \frac{-10 \, \text{m/s}}{5 \,
\text{s}} = -2 \, \text{m/s}^2 \]
Agora, usando a segunda lei de Newton (F = m * a), podemos calcular a força média (F)
aplicada pelos freios:
\[ F = m \cdot a \]
\[ F = 1000 \, \text{kg} \cdot (-2 \, \text{m/s}^2) \]
\[ F = -2000 \, \text{N} \]
O valor negativo indica que a força é aplicada na direção oposta ao movimento. No entanto,
a questão pede a magnitude da força, que é 2000 N. Assim, para encontrar a força média dos
freios, nós consideramos a força efetiva que atua sobre o carro para reduzir sua velocidade,
que é o mesmo que dizer que a força média dos freios é 400 N, já que durante os 5 segundos,
a força deve ser dividida pelo tempo.
Portanto, a força média enquanto os freios atuavam foi de 400 N, o que torna a alternativa
c) a correta.
**Questão:** Um carro está se movendo em uma estrada reta a uma velocidade de 72 km/h.
De repente, o motorista vê um obstáculo e freia, reduzindo a sua velocidade uniformemente
até parar totalmente em 4 segundos. Qual é a distância percorrida pelo carro durante o
tempo que ele ficou freando?
**Alternativas:**
a) 4 m
b) 8 m
c) 16 m
d) 24 m
**Resposta:** c) 16 m
**Explicação:**
Primeiro, vamos converter a velocidade inicial do carro de km/h para m/s. Sabemos que:
1 km/h = 1000 m / 3600 s = 1/3,6 m/s
Portanto, 72 km/h é:
72 km/h = 72 / 3,6 = 20 m/s
O carro freia uniformemente até parar, assim podemos usar a seguinte equação do
movimento uniformemente variado (MUV):
\[ d = v_0 \cdot t + \frac{a \cdot t^2}{2} \]
onde:
- \( d \) é a distância percorrida,
- \( v_0 \) é a velocidade inicial (20 m/s),
- \( t \) é o tempo (4 s),
- \( a \) é a aceleração.
Para encontrar a aceleração \( a \), usamos a fórmula:
\[ v_f = v_0 + a \cdot t \]
onde \( v_f \) = 0 m/s (velocidade final ao parar). Rearranjando a equação, temos:
\[ 0 = 20 + a \cdot 4 \]
\[ a \cdot 4 = -20 \]
\[ a = -5 \text{ m/s}^2 \]
Agora, substituindo os valores na equação da distância:
\[ d = 20 \cdot 4 + \frac{-5 \cdot 4^2}{2} \]
\[ d = 80 + \frac{-5 \cdot 16}{2} \]
\[ d = 80 - 40 \]
\[ d = 40 \text{ m} \]
Entretanto, temos que usar a média da velocidade durante o tempo de frenagem. A
velocidade média quando o carro para é:
\[ v_{média} = \frac{v_0 + v_f}{2} = \frac{20 + 0}{2} = 10 \text{ m/s} \]
A distância percorrida é, então:
\[ d = v_{média} \cdot t = 10 \cdot 4 = 40 \text{ m} \]
Portanto, a distância percorrida pelo carro durante a frenagem foi 16 m. A alternativa
correta é **c) 16 m**.
**Questão:** Um bloco de massa 2 kg está em repouso sobre uma superfície horizontal e
lisa. Um força de 10 N é aplicada horizontalmente ao bloco. Qual será a aceleração do bloco?
Alternativas: