Simulado Leis de Newton e Suas Aplicaçoes

Prévia do material em texto

SIMULADO ÍTALO FEITOSA 
 
01. Em uma construção, será necessário arrastar uma caixa 
sobre uma superfície horizontal, conforme ilustra a figura a 
seguir. Para tanto, verifica-se que a caixa tem massa de 200 kg 
e que os coeficientes de atrito estático e dinâmico entre as 
superfícies de contato da caixa e do plano são, respectivamente, 
0,5 e 0,3. Sabe-se ainda que cada trabalhador dessa construção 
exerce uma força horizontal de 200 N e que um só trabalhador 
não é capaz de fazer o serviço sozinho. Considere que todos os 
trabalhadores exercem forças horizontais no mesmo sentido e 
que a aceleração da gravidade no local tem módulo igual a 
10m/s². Após colocar a caixa em movimento, os trabalhadores 
a deslocam com velocidade constante por uma distância de 12m 
 
 
Após colocar a caixa em movimento, quantos trabalhadores 
serão necessários para manter a caixa deslocando-se com 
velocidade constante? 
a) 3 
b) 4 
c) 5 
d) 6 
e) 7 
 
02. O sistema de freios ABS que hoje, obrigatoriamente, equipa 
os veículos produzidos no Brasil faz com que as rodas não 
travem em freadas bruscas, evitando, assim, o deslizamento dos 
pneus sobre o pavimento e a consequente perda de aderência do 
veículo ao solo. 
 
ABS, carregado e com massa total de 1.600kg, distribuída 
igualmente nas 4 rodas, todas tracionadas (4 x 4). Este veículo 
é tirado do repouso e levado a atingir a velocidade de 108 km/h 
em 5,0s com aceleração constante, sobre uma pista horizontal e 
retilínea. Considere a aceleração da gravidade com o valor 
10m/s² e despreze a resistência do ar. A intensidade da força 
propulsora em cada roda e o menor valor do coeficiente de atrito 
estático entre os pneus e o pavimento devem ser, 
respectivamente, de 
a) 2.400 N e 0,6 para qualquer massa do veículo e estes pneus 
apenas. 
b) 2,400N e 0,8 para qualquer massa do veículo e qualquer tipo 
de pneu. 
c) 9.600N e 0,4 para esta massa do veículo e estes pneus apenas. 
d) 4.800N e 0,8 para esta massa do veículo e estes pneus apenas. 
e) 4.800N e 0,6 para esta massa do veículo apenas, mas para 
qualquer tipo de pneu. 
03. Alguns relógios utilizam-se de um pêndulo simples para 
funcionarem. Um pêndulo simples é um objeto preso a um fio 
que é colocado a oscilar, de acordo com a figura abaixo. 
 
 
 
Desprezando-se a resistência do ar, este objeto estará sujeito à 
ação de duas forças: o seu peso e a tração exercida pelo fio. 
Pode-se afirmar que enquanto o pêndulo oscila, a tração 
exercida pelo fio 
a) tem valor igual ao peso do objeto apenas no ponto mais baixo 
da trajetória. 
b) tem valor igual ao peso do objeto em qualquer ponto da 
trajetória. 
c) tem valor menor que o peso do objeto em qualquer ponto da 
trajetória. 
d) tem valor maior que o peso do objeto no ponto mais baixo da 
trajetória. 
e) e a força peso constitui um par ação-reação. 
 
04. Um trem, durante os primeiros minutos de sua partida, tem 
o módulo de sua velocidade dado por v = 2t onde t é o tempo 
em segundos e V a velocidade, em m/s. Considerando que um 
dos vagões pese 3 x 10³ kg qual o módulo da força resultante 
sobre esse vagão, em newtons? 
a) 3000 
b) 6000 
c) 1500 
d) 15000 
e) 30000 
 
05. Uma pessoa de massa igual a 80 kg está dentro de um 
elevador sobre uma balança calibrada que indica o peso em 
newtons, conforme desenho abaixo. Quando o elevador está 
acelerado para cima com uma aceleração constante de 
intensidade a = 2,0m/s², a pessoa observa que a balança indica 
o valor de 
 
 
 
Dado: intensidade da aceleração da gravidade g = 10m/s² 
a) 160 N 
b) 640 N 
c) 800 N 
d) 960 N 
e) 1600 N 
 
 
 
 
 
06. Um carro, deslocando-se em uma pista horizontal à 
velocidade de 72 km / h, freia bruscamente e trava por 
completo suas rodas. Nessa condição, o coeficiente de atrito das 
rodas com o solo é 0,8. 
A que distância do ponto inicial de frenagem o carro para por 
completo? 
 
Considere: 2g 10 m / s= 
a) 13 m 
b) 25 m 
c) 50 m 
d) 100 m 
e) 225 m 
 
07. Uma força horizontal constante é aplicada num corpo de 
massa 3kg que se encontra sobre uma mesa cuja superfície é 
formada por duas regiões: com e sem atrito. Considere que o 
corpo realiza um movimento retilíneo e uniforme na região com 
atrito cujo coeficiente de atrito dinâmico é igual a 0,2 e se 
dirige para a região sem atrito. A aceleração adquirida pelo 
corpo ao entrar na região sem atrito é igual a 
 
(Considere: 2g 10m / s .= ) 
a) 2m/s² 
b) 4m/s² 
c) 6m/s² 
d) 8m/s² 
e) 10m/s² 
 
08. Os aviões voam porque o perfil aerodinâmico de suas asas 
faz com que o ar que passa por cima e por baixo delas ocasione 
uma diferença de pressão que gera o empuxo. 
 
 
 
Esta força de empuxo é que permite ao avião se sustentar no ar. 
Logo, para que o avião voe, as hélices ou turbinas do avião é 
que empurram o ar para trás, e o ar reage impulsionando a 
aeronave para a frente. Desta forma, podemos dizer que o avião 
se sustenta no ar sob a ação de 4 forças: 
 
- a motora ou propulsão; 
- de resistência do ar ou arrasto; 
- a peso; 
- a de empuxo ou sustentação. 
 
Caso um avião voe em velocidade constante e permaneça à 
mesma altitude, é correto afirmar que o somatório das 
a) forças verticais é nula e a das horizontais, não nula. 
b) forças horizontais é nula e a das verticais, não nula. 
c) forças horizontais e verticais é nula. 
d) forças positivas é nula. 
e) forças negativas é nula. 
09. Dra. Bianca Franco, no seu MiniCooper, está se movendo 
com velocidade de 15 m/s e passa a sofrer uma força resultante 
de intensidade 60 N, na mesma direção e no sentido oposto à 
velocidade. Verifica-se que, após um intervalo de tempo de 5,0 
s, a velocidade é de 5,0 m/s. A massa do carrinho, em kg, é 
a) 50 
b) 20 
c) 30 
d) 10 
e) 40 
 
10. O físico e matemático inglês Sir Isaac Newton publicou um 
estudo que, em parte, explicou três relações fundamentais entre 
força e movimento, que explicam vários fenômenos físicos de 
nossa experiência cotidiana. Newton, em seus experimentos, 
verificou que o conceito de massa estava relacionado com o fato 
de os objetos resistirem à mudança em seu estado de 
movimento. Ele descreveu essa relação como uma propriedade 
intrínseca e imutável da massa dos corpos e dos objetos. Essa 
propriedade é definida na primeira lei de Newton. A primeira 
lei de Newton garante que 
a) um objeto em movimento tende a parar quando encontra sua 
posição natural de repouso. 
b) um objeto em movimento tende a permanecer em 
movimento, podendo variar a velocidade, sua direção e sentido. 
c) um objeto permanece fazendo o que for, a menos que uma 
força nula atue sobre ele, fazendo-o descrever uma trajetória 
curva. 
d) a massa é uma propriedade intrínseca de um objeto. No caso, 
o objeto continuará a mover-se a menos que uma força 
resultante nula seja aplicada para alterar seu movimento. 
e) um objeto permanece em seu estado de repouso ou de 
movimento uniforme em uma linha reta, a menos que mude 
aquele estado por forças imprimidas sobre ele. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GABARITO COMENTADO DAS QUESTÕES 
 
Resposta da questão 1: [A] 
 
Para manter a caixa com velocidade constante após o início do 
movimento, a força resultante sobre a mesma dever ser nula e 
agora, a força de atrito é cinética. Assim, o total da força 
aplicada pelos homens sobre a caixa deve ser igual a força de 
atrito. 
 
2
at cin c c at cinF N m g 0,3 200 kg 10 m s F 600 Nμ μ=  =   =    = 
( )RF 0 v constante= = 
aplic at cin
600 N
F F n 200 N 600 N n n 3
200 N
=   =  =  = 
 
Resposta da questão 2: [A] 
 
Aceleração do carro: 
0
2
v v at
108
0 a 5
3,6
a 6 m s
= +
= + 
=
 
 
Força resultante sobre o carro: 
RR
F ma 1600 6
F 9600 N
= = 
=
 
 
Logo, em cada roda, a força será de: 
RF 2400 N
4
 = 
 
Na iminência de derrapar, temos: 
at RF F= e atF Nμ= 
16000 9600
0,6
μ
μ
 =
 =
 
 
Resposta da questão 3: [D] 
 
[A] Falso. Essa alternativa estaria correta caso o pêndulo 
estivesse em repouso. 
[B] Falso. Pois o bloco está em movimento. 
[C] Falso. Se a afirmação fosse verdade a corda iria se romper 
[D] Verdadeiro. 
[E] Falso. Um par ação-reação não atua em um mesmo corpo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta da questão 4: 
 [B] 
 
Sabendo que a massa do vagão a ser analisado é de 3000 kg e 
que a velocidade é dada como uma função em relação ao 
tempo, v 2 t,=  existem duas soluções possíveis. 
 
1. Por comparação com a Função Horária da Velocidade: 
0v v a t
v 2 t
= + 

= 
 
 
Disto, pode-se concluir que 
0
2
v 0
a 2 m s
=
=
 
 
Assim, 
=  = 
=
F m a 3000 2
F 6000N
 
 
2. Por derivada: 
Sabendo que, 
( ) 2
dv d
a 2t a 2 m s
dt dt
= = → = 
 
Assim, 
F m a
F 6000N
= 
=
 
 
Resposta da questão 5: 
 [D] 
 
Entendendo que a balança do enunciado seja na verdade um 
dinamômetro, a leitura indicada é a intensidade (FN) da força 
normal que a plataforma do dinamômetro aplica nos pés da 
pessoa: 
( )N N NF P m a F 800 80 2 F 960 N.− =  − =  = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta da questão 6: 
 [B] 
 
A força resultante sobre o veículo é a força de atrito e seu 
módulo é dado por: 
horizontal
at atF N F m gμ μ=  ⎯⎯⎯⎯⎯→ =   
 
 
 
Sendo assim, a aceleração em módulo será: 
 
gμ  at
F m g
a g
m m
μ
μ
 
= = =  
 
Usando a equação de Torricelli: 2 20v v 2 a sΔ= +   
 
Então, a distância percorrida sΔ fica: 
( )
( )
2 2 2 2
0 0
2
2
2 2
22
v v v v
s
2 a 2 g
72km / h
0
km / h
3,6
400 m / sm / s
s 25 m
16 m / s2 0,8 10m / s
Δ
μ
Δ
− −
= =
  − 
 
 
−  
  
− 
= = =
− − 
 
 
Resposta da questão 7: 
 [A] 
 
Para que o bloco esteja em Movimento Retilíneo Uniforme 
(MRU) na região onde existe atrito, deve existir uma força 
aplicada ao bloco igual a força de atrito, de forma a anular a 
ação desta última. 
at
at
F N 0,2 3 10
F 6 N
μ=  =  
=
 
 
Assim, quando o bloco entrar na região sem atrito, a força 
aplicada ao bloco permanecerá igual, fazendo com que o bloco 
seja acelerado. 
2
F m a
6 3 a
a 2 m s
= 
= 
=
 
 
Resposta da questão 8: 
 [C] 
 
Pelo Princípio da Inércia (1ª Lei de Newton), sendo o 
movimento é retilíneo e uniforme, o somatório das forças 
verticais e horizontais é nulo. 
 
 
 
Resposta da Questão 09: [C] 
 
Fala fera, nessa questão, basta aplicarmos na formula da força 
resultante para resolvermos a questão: 
 
𝐹𝑟 = 𝑚 ∙
∆𝑉
∆𝑡
 
60 = 𝑚 ∙
10
5
 
 
m = 30 kg 
 
Resposta da Questão 10: [E] 
 
3 Leis de Newton 
Lei I: Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de 
movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja 
forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele. 
Lei II: A mudança de movimento é proporcional à força motora 
imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual 
aquela força é aplicada. 
Lei III: A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual 
intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro 
são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos 
 
A primeira lei de Newton garante que 
 
a) um objeto em movimento tende a parar quando encontra sua 
posição natural de repouso. ERRADA 
CONTRADIÇÃO: O Objeto para não por causa da posição 
(LOCAL) mas através forças resultantes. 
 
b) um objeto em movimento tende a permanecer em 
movimento, podendo variar a velocidade, sua direção e 
sentido. ERRADA 
CONTRADIÇÃO: Objeto em movimento continua em 
movimento, só varia a velocidade, direção e sentidos ser for 
exercido sobre ele forças resultantes. 
 
c) um objeto permanece fazendo o que for, a menos que uma 
força nula atue sobre ele, fazendo-o descrever uma trajetória 
curva. ERRADA 
CONTRADIÇÃO: Uma força nula é o mesmo que nenhuma 
força, não alterando assim o estado do objeto. 
 
 
d) a massa é uma propriedade intrínseca de um objeto. No caso, 
o objeto continuará a mover-se a menos que uma força 
resultante nula seja aplicada para alterar seu 
movimento. ERRADA 
CONTRADIÇÃO: Uma força nula é o mesmo que nenhuma 
força, não alterando assim o estado do objeto. 
 
e) um objeto permanece em seu estado de repouso ou de 
movimento uniforme em uma linha reta, a menos que mude 
aquele estado por forças imprimidas sobre ele. CERTA