07 - Física_A(Leis de Newton)

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Disciplina: Física Professor: André Paranaguá (apmfisico@hotmail.com) Data: ____/___/2018
 Física A – Fl 07 – Leis de Newton 
Conceitos iniciais:
Força    Grandeza física vetorial (com intensidade, direção e sentido)l que surge devido a ações mútuas entre corpos que estão interagindo. Pode:
- provocar deformação;
- acelerar ou retardar um corpo, ou seja, modificar seu estado de movimento ou de repouso; e
- manter um corpo em equilíbrio, ou seja, anular a ação de outra(s) força(s).
- No SI, a unidade de força é o Newton, de símbolo (N). Outra unidade usada é o kgf (quilograma-força).
- O instrumento que mede a intensidade de uma força chama-se DINAMÔMETRO.
Obs.: A balança mede aquilo que ela estiver graduada para medir. Pode medir em peso (newton, kgf, etc) e pode medir massa (kg, g, etc).
Tipos de Força:
Forças de contato  os corpos que estão interagindo estão em contato. Ex.: Uma pessoa empurrando um carro e um livro sobre a mesa (Força Normal).
Forças de campo  ação à distância (quando os corpos que interagem entre si não estão em contato). São de três tipos: força gravitacional, força elétrica e força magnética.
Força Resultante (FR):
	Única força que substitui todas as forças que agem sobre um corpo produzindo o mesmo efeito dinâmico, ou seja, seu estado de movimento ou de repouso. 
	Ela não é uma força a mais a agir na partícula; é apenas a soma vetorial de todas as forças que agem sobre a partícula.
OBS.: Casos particulares de Força Resultante igual a zero :
1 – Com duas forças agindo no mesmo corpo:
2 – Com quatro forças agindo no mesmo corpo:
3 – Com três forças agindo no mesmo corpo:
Equilíbrio de um corpo
 Um corpo está em equilíbrio em relação a um dado referencial quando a resultante das forças que agem nele é nula. Existem dois tipos de equilíbrio:
- Estático => Quando se apresenta em repouso (V = 0) em relação a um dado referencial. 
Ex.: Uma pequena esfera pendurada no teto de uma sala através de um cordão.
- Dinâmico => Quando se apresenta em movimento retilíneo e uniforme (MRU, V = cte) em relação a um dado referencial.
Ex.: Uma nave no espaço em movimento distante de qualquer campo gravitacional com os sistemas propulsores desligados, um jato comercial em voo de cruzeiro (velocidade constante aproximadamente igual a 900 km/h).
APLICAÇÃO 1: Nos esquemas de I a IV, é representada uma partícula e todas as forças que agem sobre ela. As forças têm a mesma intensidade F e estão contidas em um mesmo plano. Em que caso (ou casos) a força resultante na partícula é nula?
 
APLICAÇÃO 2: Uma partícula está sujeita à ação de três forças, F1 , F2 e F3, cuja resultante é nula. Sabendo que F1 e F2 são perpendiculares entre si e que suas intensidades valem, respectivamente, 6,0 N e 8,0 N, determine as características de F3.
Inércia
É a tendência dos corpos em conservarem suas velocidades vetoriais. 
Ex.: 1 - Um passageiro sendo “jogado” para trás quando um ônibus em repouso entra em movimento.
2 – Um passageiro sendo “jogado” para frente, quando um ônibus viajando numa estrada horizontal, retilínea e plana com velocidade constante de 60 km/h freia bruscamente.
Obs.:
1) Tudo que possui matéria (massa) tem inércia, logo inércia é uma característica própria da matéria (massa); e
2) Para que as tendências inerciais de um corpo sejam vencidas, é necessária a intervenção de uma força. 
Princípio da Inércia (Primeira Lei de Newton)
“Todo corpo que esteja em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, tende a continuar nestes estados se a força resultante que age sobre ele for nula”.          
OU
“Um corpo só muda sua velocidade vetorial se existir sobre ele uma força externa resultante não nula”
APLICAÇÃO 3: Analise as proposições a seguir:
I. O cinto de segurança, item de uso obrigatório no trânsito brasileiro, visa aplicar aos corpos do motorista e dos passageiros forças que contribuam para vencer sua inércia de movimento.
II. Um cachorro pode ser acelerado simplesmente puxando com a boca a guia presa à coleira atada em seu pescoço.
III. O movimento orbital da Lua ao redor da Terra ocorre por inércia.
Estão corretas:
a) I, II e III; 	b) Somente II e III; 
c) Somente I e II; 		d) Somente I
Princípio Fundamental da Dinâmica (Segunda Lei de Newton)
FR = m . a
FR => Força Resultante (Unidade: N)
m => massa (Unidade: kg – é uma grandeza escalar e inveriável e é proporcional a inércia de um corpo)
a => aceleração (Unidade: m/s² ou N/kg)
Obs.: 
1 – Força e aceleração são grandezas vetoriais de mesma direção e sentido. 
2-
3 – O Peso é uma força vertical para baixo, com que a Terra atrai o corpo, assim pela Segunda Lei de Newton temos que:
APLICAÇÃO 4: O bloco com massa 4 kg, encontra-se de repouso numa sobre uma mesa horizontal lisa. Num determinado instante, aplicam-se sobre ele duas forças horizontais constantes, de sentidos opostos e de intensidades 30N e 10N. Determine o módulo da aceleração adquirida pelo bolo. 
APLICAÇÃO 5: Um corpúsculo desloca-se em movimento retilíneo e acelerado de modo que, num instante t, sua velocidade é v. Sendo F e a, respectivamente, a força resultante e a aceleração no instante referido, aponte a alternativa que traz um possível esquema para os vetores v, F e a.
Terceira Lei de Newton ou Princípio da ação e reação
“Quando um corpo exerce uma força sobre outro, simultaneamente este outro reage sobre o primeiro aplicando-lhe uma força de mesma intensidade, mesma direção, mas sentido contrário”
IPC! Para ser considerada par ação-reação, elas devem ter:
Mesma direção;
Mesmo módulo; 
Sentidos opostos; 
Serem de mesma natureza, ou seja, ou ambas de campo ou ambas de contato; e
Elas sempre agem em corpos diferentes, por isto as forças de ação e reação JAMAIS se anulam. 
Ex.:
1 - A cabeça troca forças de contato com a bola
O satélite troca forças de campo com o planeta
O imã (A) troca forças de campo com o imã (B)
IPC!!! 
As forças pares Ação e Reação nunca se equilibram!
Exercícios EEAR
1) O gráfico a seguir relaciona as diferentes intensidades de forças que são aplicadas em três corpos diferentes, A, B e C, e as respectivas acelerações que imprimem. Sendo MA, MB e MC as massas dos corpos A, B e C, respectivamente, podemos afirmar corretamente que:
 F
 A
		 B
			 C
			 
			 a
a) MA=MB=MC		b) MA>MB>MC
c) MA<MB<MC		d) MA<MB>MC
2) Um bloco deslocava-se em movimento retilíneo uniforme com velocidade de 1 m/s, quando uma força de 10 N passou a atuar sobre ele, na mesma direção e no mesmo sentido de seu movimento. Se, após 5 segundos aplicação da força, o bloco apresentar uma velocidade de 3 m/s, conclui-se que a sua massa, em kg, vale:
a) 10		b) 25		c) 50		d) 100
3) Uma pequena aeronave, de massa igual a 1500 kg, movimenta-se, em uma pista retilínea, com uma velocidade constante de 20 m/s, em relação a torre de controle (referencial inercial). Quando o piloto decide parar a aeronave faz acionar o sistema de freio que aplica uma força constante de 1000N, na mesma direção e em sentido contrário do movimento. Quanto tempo, em segundos, a aeronave levará para parar completamente?
a) 5		b) 15		c) 30		d) 60
4) A força capaz de imprimir a um corpo de massa igual a 1 kg a aceleração de 9,8 m/s², denomina-se:
a) dina			b) newton	
c) esteno 			d) quilograma-força 
5) Um móvel de 1 u.t.m (9,8 kg), descreve uma trajetória retilínea que obedece à equação horária S=3t² + 2t +1, onde S é medido em metros e t em segundos. O módulo da força resultante sobre o veículo, em N, vale:
a) 6		b) 29,4		c) 39,2		d) 58,8
6) Considere um livro sobre uma mesa. Pela 3ª Lei de Newton, sabe-se que a mesa exerce uma força normal, sobre o livro. A reação desta força é aplicada:
a) sobre o livro
b) sobre a mesa
c) no centro da Terra
d) no centro de gravidade do Universo
7) A propriedade pela qual o corpoNÃO pode, por si mesmo, modificar seu estado de repouso ou de movimento chama-se:
a) inércia
b) repouso relativo
c) repouso absoluto
d) movimento relativo
8) Um corpo se encontra sob a ação de um sistema de forças concorrentes cuja resultante é nula. Podemos afirmar que o corpo está em:
a) repouso
b) equilíbrio estático
c) equilíbrio dinâmico
d) repouso ou em MRU
9) Um corpo de massa igual a 10 kg sujeito a uma força de 30N, partido do repouso, tem após 6m de percurso, uma velocidade de igual a _______ m/s.
a) 2		b) 3		c) 6		d) 16
10) A obrigatoriedade do uso de cinto de segurança é uma medida que encontra respaldo no seguinte ramo da Física:
a) Dinâmica			b) Cinemática
c) Hidrodinâmica			d) Termodinâmica
11) Um elevador de 250 kg sobre por ação de um motor que aplica uma força de 4500N. Desprezando a resistência do ar e adotando a aceleração da gravidade g=10 m//s², sua aceleração será de ____ m/s².
a) 1,8		b) 5		c) 8		d) 18
12) Assinale a alternativa INCORRETA:
a) denomina-se referencial inercial aquele em que se aplica a 1ª Lei de Newton.
b) A resultante das forças que agem em um corpo é proporcional à massa deste.
c) O Princípio da inércia pode ser aplicado ao movimento retilíneo e uniforme.
d) Em todo movimento retilíneo a resultante das forças que atuam em um corpo é nula. 
13) Qual das situações abaixo é falsa:
a) Certo indivíduo pesa 700 N na Terra, logo seu peso na Lua é também 700N.
b) Medindo-se a massa de um corpo na Terra e na Lua, obtém-se o mesmo resultado.
c) Peso e massa são grandezas diferentes, porém quanto maior a massa de um corpo, maior o seu peso.
d) Quando uma pedra está pendurada num barbante, a pedra produz uma tensão no barbante para baixo e o barbante puxa a pedra para cima. 
14) Com base no sistema de forças coplanares de mesma intensidade, representado abaixo, indique a alternativa correta:
15) Um ponto material está sob a ação das forças coplanares F1, F2 e F3 indicadas na figura a seguir.
Sabendo que as intensidades de F1, F2 e F3 valem, respectivamente, 100 N, 66 N e 88 N, a resultante do sistema tem módulo igual a:
a) 6N		b) 8N		c) 10 N		d) 11 N
16) Em relação a um referencial inercial, tem-se que a resultante de todas as forças que agem em uma partícula é nula. Então, é correto afirmar que:
a) a partícula está, necessariamente, em repouso;
b) a partícula está, necessariamente, em movimento retilíneo e uniforme;
c) a partícula está, necessariamente, em equilíbrio estático;
d) a partícula, em movimento, estará descrevendo trajetória retilínea com velocidade constante.
17) Indique a alternativa que está em desacordo com o Princípio da Inércia.
a) A velocidade vetorial de uma partícula só pode ser variada se esta estiver sob a ação de uma força resultante não-nula.
b) Uma partícula livre da ação de uma força externa resultante é incapaz de vencer suas tendências inerciais.
c) Numa partícula em movimento circular e uniforme, a resultante das forças externas não pode ser nula.
d) Uma partícula pode ter movimento acelerado sob força resultante nula.
18) Uma bolinha descreve uma trajetória circular sobre uma mesa horizontal sem atrito, presa a um prego por um cordão (figura seguinte).
Quando a bolinha passa pelo ponto P, o cordão que a prende ao prego arrebenta. A trajetória que a bolinha então descreve sobre a mesa é:
19) Na parte f inal de seu livro, Discursos e demonstrações concernentes a duas novas ciências, publicado em 1638, Galileu Galilei trata do movimento de um projétil da seguinte maneira:
“Suponhamos um corpo qualquer, lançado ao longo de um plano horizontal, sem atrito; sabemos... que esse corpo se moverá indefinidamente ao longo desse mesmo plano, com um movimento uniforme e perpétuo, se tal plano for ilimitado”.
O princípio físico com o qual se pode relacionar o trecho destacado acima é:
a) o Princípio da Inércia ou 1a Lei de Newton.
b) o Princípio Fundamental da Dinâmica ou 2a Lei de Newton.
c) o Princípio da Ação e Reação ou 3a Lei de Newton.
d) a Lei da Gravitação Universal.
20) A respeito de uma partícula em equilíbrio, examine as proposições abaixo:
I. Não recebe a ação de forças.
II. Descreve trajetória retilínea.
III. Pode estar em repouso.
IV. Pode ter altas velocidades.
São corretas:
a) todas; 			b) apenas III e IV;
c) apenas I e II;			d) apenas I, III e IV.
21) Um trem de 200 toneladas consegue acelerar a 2 m/s2.
Qual a força, em newtons, exercida pelas rodas em contato com o trilho para causar tal aceleração?
a) 1x105			b) 2x105
c) 3x105			d) 4x105
22) Um pedaço de giz é lançado horizontalmente de uma altura H. Desprezando-se a influência do ar, a figura que melhor representa a(s) força(s) que age(m) sobre o giz é:
23) O gráfico a seguir mostra a variação do módulo da aceleração (a) de duas partículas A e B com a intensidade (F) da força resultante que atua sobre elas.
A relação mA/mB entre as massas A e B vale:
a) 1/3		b) 3		c) 2/3		d) 3/2	
24) Para que um carrinho de massa m adquira certa aceleração de módulo a, é necessário que a força resultante tenha módulo F. Qual é o módulo da força resultante para um carrinho de massa 2m adquirir uma aceleração de módulo 3a?
a) 6F		b) 3F		c) 2F		d) F
25) (EEAR 2.2016) O personagem Cebolinha, na tirinha abaixo, vale-se de uma Lei da Física para executar tal proeza que acaba causando um acidente. A lei considerada pelo personagem é:
a) 1ª Lei de Newton: Inércia.
b) 2ª Lei de Newton: F = m.a.
c) 3ª Lei de Newton: Ação e Reação.
d) Lei da Conservação da Energia.
26) (EEAR 2016/2017) Em Júpiter a aceleração da gravidade vale aproximadamente 25 m/s2 (2,5 x maior do que a aceleração da gravidade da Terra). Se uma pessoa possui na Terra um peso de 800 N, quantos newtons esta mesma pessoa pesaria em Júpiter? (Considere a gravidade na Terra g = 10 m/s²). 
a) 36 
b) 80 
c) 800 
d) 2000
27) (EEAR 1.2019 - adaptada) O aparelho utilizado para a medição do peso de um objeto é denominado:
a) barômetro 
b) manômetro
c) micrômetro
d) dinamômetro
28) (EEAR 1.2019) Um astronauta de massa m e peso P foi levado da superfície da Terra para a superfície de um planeta cuja aceleração da gravidade, em módulo, é igual a um terço da aceleração da gravidade registrada na superfície terrestre. No novo planeta, os valores da massa e do peso desse astronauta, em função de suas intensidades na Terra, serão respectivamente:
a) m/3, P
b) m, P
c) m, P/3
d) m/3, P/3
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