20 exemplos das leis de Newton
Primeira Lei de Newton
1. Se a força resultante que atua sobre um objeto for igual a zero, então...
(1) o objeto não irá acelerar
(2) os objetos estão sempre em repouso
(3) a variação na velocidade do objeto é zero
(4) é impossível um objeto se mover em linha reta a uma velocidade constante
A verdade é…
A. (1), (2) e (3)
B. (1) e (3) apenas
C. (2) e (4) apenas
D. (4) apenas
E. (1), (2), (3) e (4)
Discussão
A resposta correta é:
(1) O objeto não irá acelerar
A força resultante faz com que um objeto acelere. Se a força resultante for zero, o objeto não acelerará.
(2) Os objetos estão sempre em repouso
A Primeira Lei de Newton afirma que se a força resultante que atua sobre um objeto for igual a zero, então um objeto em repouso permanecerá em repouso e um objeto que se move a uma velocidade constante (movimento linear uniforme) continuará se movendo a uma velocidade constante.
(3) A variação na velocidade do objeto é zero
A variação na velocidade é igual à aceleração. Uma variação na velocidade de um objeto é zero, o que significa que a aceleração do objeto é zero. Se a aceleração é zero, então a força resultante que atua sobre o objeto é zero.
A resposta correta é A.
Objetos no elevador
2. Quando Sandi está em um elevador parado, seu peso é de 500 N. A aceleração da gravidade é de 10 m/ s² . Quando o elevador acelera, a tensão na corda passa a ser de 750 N. Portanto, a aceleração do elevador é…
A. 5,0 ms –2
B. 7,5 ms –2
C. 10,0 ms –2
D. 12,5 ms –2
E. 15,0 ms –2
Discussão
Sabe-se que:
Peso do código (w) = 500 Newton = 500 kg ms –2 (elevador em repouso)
A aceleração da gravidade (g) = 10 m s –2
Senha Massa (m) = 500 / 10 = 50 kg
Tensão da corda (T) = 750 N (elevador acelerado)
A massa do elevador é desprezada.
Pergunta: Qual a aceleração do elevador?
Resposta:
O elevador está em repouso, não há aceleração (a = 0). A força para cima é positiva, a força para baixo é negativa.
ΣF = ma
T – w = 0
T = w
T = 500 Newton
Se o elevador acelera para baixo, a força de tensão na corda torna-se inferior a 500 Newtons. Por outro lado, se o elevador acelera para cima, a força de tensão na corda torna-se superior a 500 Newtons.
A tensão na corda atinge 750 N, fazendo com que o elevador acelere para cima. As forças na mesma direção do movimento do elevador são positivas, enquanto as forças na direção oposta são negativas.
T – w = ma
750 – 500 = 50 a
250 = 50 a
a = 250 / 50
a = 5,0 ms –2
A resposta correta é A.
3. Uma pessoa com massa de 60 kg está em um elevador que se move para baixo com uma aceleração de 3 m/ s² . Se a aceleração da gravidade é de 10 m/ s² , então a magnitude da força normal exercida pelo piso do elevador sobre a pessoa é...
A. 180 N
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N
E. 600 N
Discussão
Sabe-se que:
Massa (m) = 60 kg
Aceleração da pessoa e do elevador (a) = 3 m/ s²
Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²
Gravidade (w) = mg = (60)(10) = 600 Newtons
Pergunta: força normal (N)
Resposta:
Existem duas forças atuando sobre uma pessoa em um elevador: a gravidade (w) e a força normal exercida pelo piso do elevador sobre a pessoa (N). Existem três grandezas vetoriais: gravidade, força normal e aceleração do elevador, onde a gravidade é direcionada para baixo, a força normal para cima e a aceleração do elevador para baixo. A grandeza vetorial direcionada para baixo tem sinal positivo e a grandeza vetorial direcionada para cima tem sinal negativo.
∑ F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
A resposta correta é D.
4. Reza, com massa de 40 kg, está em um elevador que está subindo. Se a força exercida pelo piso do elevador sobre os pés de Reza é de 520 N e a aceleração da gravidade é de 10 m/ s² , então a aceleração do elevador é...
A. 1,0 ms -2
B. 1,5 ms -2
C. 2,0 ms -2
D. 2,5 ms -2
E. 3,0 ms -2
Discussão
Sabe-se que:
Massa (m) = 40 kg
Força normal (N) = 520 N
Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²
Força gravitacional (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Pergunta: Qual a aceleração do elevador?
Resposta:
∑ F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/ s²
A aceleração do elevador é de 3 m/s² . O sinal negativo significa que o elevador está se movendo para cima.
5. Uma pessoa com massa de 60 kg está em um elevador que se move para baixo com uma aceleração de 3 m/ s² . Qual é a pressão exercida pelos pés da pessoa no piso do elevador?
Discussão
Sabe-se que:
Massa da pessoa (m) = 60 kg
Peso da pessoa (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ) = 600 kg m/s² = 600 Newtons
Aceleração do elevador (a) = 3 m/s 2 , para baixo.
Pergunta: Qual a pressão que os pés de uma pessoa exercem no chão do elevador?
Resposta:
O elevador se move para baixo com uma aceleração (a) de 3 m/s² . A força na mesma direção do movimento do elevador é positiva, e a força na direção oposta ao movimento do elevador é negativa.
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Essa é a força normal que o piso do elevador exerce sobre a pessoa. A pessoa está parada no elevador, de modo que a magnitude da força normal é igual ao seu peso aparente. O peso aparente é igual à pressão dos pés da pessoa no chão.
Sistema de carga por polia e corda
6. Dois objetos A e B, cada um com massa de 6 kg e 2 kg, respectivamente, estão presos por uma corda a uma polia, como mostrado na figura. Se o atrito entre a corda e a polia for desprezado e g = 10 m/ s² , então a tensão na corda é...
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
E. 50 N
Discussão
Sabe-se que:
m A = 6 kg, m B = 2 kg, g = 10 m/s 2
w A = m A g = (6 kg)(10 m/s 2 ) = 60 kg m/s 2
w B = m B g = (2 kg)(10 m/s 2 ) = 20 kg m/s 2
Pergunta: Qual é a força de tensão na corda (T)?
Resposta:
w A > w B, portanto o sistema se move no sentido anti-horário (m A se move para baixo, m B se move para cima).
Percepatan
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
60 – 20 = (6 + 2) a
40 = (8) a
a = 40 / 8 = 5 m/ s²
tensão da corda
m A se move para baixo
w A – T A = m A a
60 – T A = (6)(5)
60 – TA = 30
TA = 60 – 30
T 2 = 30 Newtons
m B sobe
T B – w B = m B a
T B – 20 = (2)(5)
T B – 20 = 10
T B = 10 + 20
T 1 = 30 Newtons
Tensão da corda (T) = 30 Newtons.
A resposta correta é D.
7. Observe a figura ao lado! O atrito entre a corda e a polia é desprezível. Se a massa A = 5 kg, g = 10 m s⁻² e A se move para baixo com uma aceleração de 2,5 m s⁻² , qual é a massa de B?
A. 0,5 kg
B. 1 kg
C. 1,5 kg
D. 2 kg
E. 3 kg
Discussão
Sabe-se que:
Massa A (m A ) = 5 kg
Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²
A aceleração A ou aceleração do sistema (a) = 2,5 m/ s²
Peso A (w A ) = (m A )(g) = (5)(10) = 50 Newtons
Pergunta: qual é a massa de B (m B )?
Resposta:
O bloco A se move para baixo, portanto o peso de A (w A ) é maior que o peso de B (w B ).
Aplique a segunda lei de Newton:
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
50 – (m B )(10) = (5 + m B ) (2,5)
50 – 10 m B = 12,5 + 2,5 m B
50 – 12,5 = 2,5 m B + 10 m B
37,5 = 12,5 m B
m B = 3 kg
A resposta correta é E.
8. Dois objetos com massas de 2 kg e 3 kg estão amarrados com uma corda e, em seguida, presos a uma polia cuja massa é desprezada, conforme mostrado na figura.
Se a magnitude da aceleração gravitacional for igual a 10 m/ s² , a força de tensão na corda experimentada pelo sistema será...
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
E. 50 N
Discussão
Sabe-se que:
m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg, g = 10 m/ s²
w 1 = (m 1 )(g) = (2 kg)(10 m/s 2 ) = 20 kg m/s 2 ou 20 Newtons
w 2 = (m 2 )(g) = (3 kg)(10 m/s 2 ) = 30 kg m/s 2 ou 30 Newtons
Pergunta: Qual é a força de tensão na corda (T)?
Resposta:
w 2 > w 1, portanto o sistema gira no sentido horário (m 2 se move para baixo, m 1 se move para cima).
Percepatan
ΣF = ma
w 2 – w 1 = (m 1 + m 2 ) a
30 – 20 = (2 + 3 ) a
10 = (5) a
a = 10 / 5 = 2 m/s 2.
tensão da corda
m 2 se move para baixo
w 2 – T 2 = m 2 a
30 – T 2 = (3)(2)
30 – T 2 = 6
T 2 = 30 – 6
T 2 = 24 Newtons
m 1 sobe
T 1 – w 1 = m 1 a
T 1 – 20 = (2)(2)
T 1 – 20 = 4
T 1 = 20 + 4
T 1 = 24 Newtons
Tensão da corda (T) = 24 Newtons.
A resposta correta é B.
9. Dois blocos estão conectados por uma polia lisa, cuja massa é desprezada, conforme mostrado na figura. A massa A = m A , a massa B = m B e o bloco B cai com aceleração a. Se a aceleração da gravidade é g, então a magnitude da tensão na corda que ocorre no bloco B é…
A. T = mB.a
B. T = m A (a – g)
C. T = m A (g – a)
D. T = m B (a – g)
E. T = m B (g – a)
Discussão
A superfície plana é lisa, portanto não há força de atrito que impeça o movimento do bloco A. A força que move o sistema de blocos é o peso do bloco B.
Calcule a aceleração do sistema:
Calcule a força de tensão na corda (T):
Considere o movimento de um dos objetos, por exemplo, A. A se move para a direita.
Substitua m A na equação 1 por m A na equação 2.
A resposta correta é E.
10. Um bloco com massa de 10 kg é colocado sobre um piso áspero e então puxado por uma força horizontal F. Se o coeficiente de atrito estático for μs = 0,5 e o coeficiente de atrito cinético μk = 0,3. Determine a magnitude da força de atrito quando o bloco está prestes a se mover. (g = 10 m/s²)2)
Discussão
O bloco se moverá exatamente se a magnitude da força de tração for igual à magnitude da força de atrito estático máxima. O atrito estático atua sobre um objeto (inibe o movimento do objeto) quando o objeto está sendo puxado, mas ainda não se moveu. O atrito estático tem um valor máximo quando o objeto está prestes a se mover (o objeto ainda não se moveu, está quase em movimento). Por outro lado, o atrito cinético atua sobre um objeto (inibe o movimento do objeto) quando o objeto já está em movimento.
Sabe-se que:
Pergunta: Força máxima de atrito estático (fs)?
Resposta:
Se o objeto estiver sobre um plano horizontal, como na figura, a magnitude da força normal será igual ao peso do objeto.
Força normal (N) = gravidade (w) = 100 Newtons
Fórmula da força máxima de atrito estático:
O coeficiente de atrito cinético não é utilizado nos cálculos.
11. Dois blocos estão conectados por uma corda leve puxada por uma força horizontal F = 20 N (veja a figura). Se g = 10 m/s²-2 Considerando que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície é 0,1, determine a magnitude da aceleração do bloco...
Discussão
Sabe-se que:
Pergunta: Qual é a aceleração (a) do bloco?
Resposta:
12. Os blocos A, com massa de 2 kg, e B, com massa de 4 kg, estão dispostos conforme mostrado na figura. Se o coeficiente de atrito do piso for 3 vezes o coeficiente de atrito do bloco B, o bloco A se moverá com uma aceleração de 5 m/s².-2Portanto, a razão entre a força de atrito entre o bloco A e o chão e a força de atrito entre os blocos A e B é… g = 10 m/s²2
Discussão
Sabe-se que:
Perguntado:
Comparação da força de atrito do bloco A e do piso (fs A) com a força de atrito dos blocos A e B (fs B)?
Resposta:
13. Observe a figura ao lado! A massa de cada bloco é m.1 = 2 kg e m2 = 3 kg e a massa da polia é ignorada. Se a superfície do plano for lisa e g = 10 m/s²-2, então a aceleração do sistema é ….
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 6,0 ms-2
Discussão
Sabe-se que:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/s-2
w2 =m2 g = (3)(10) = 30 kg m/s2 ou 30 Newtons
Pergunta: Qual é a aceleração do sistema (a)?
Resposta:
14. Um objeto com massa m está conectado por uma corda que passa por uma polia lisa, como mostrado na figura. Se m1 = 2 kg, m2 = 3 kg e g = 10 m/s-2Então, a magnitude da força de tensão na corda, T, é…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
Discussão
Sabe-se que:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/s-2
w1 = (2)(10) = 20 Newtons
w2 = (3)(10) = 30 Newtons
Pergunta: Qual é a magnitude da força de tensão na corda (T)?
Resposta:
w2 = 30 Newtons é maior que w1 = 20 Newtons, portanto m2 desça, m1 Subir de nível.
Fórmula da segunda lei de Newton:
Qual a força de tensão da corda?
De acordo com a direção do movimento do sistema ou a direção da aceleração do sistema, a direção da força gravitacional m2 para baixo, a direção da força de tensão da corda em m2 para o topo:
w2 - T2 =m2 a
30 - T2 = (3)(2)
30 - T2 = 6
T2 = 30 - 6
T2 = 24 Newton
Direção da gravidade m1 para baixo, a direção da força de tensão da corda em m1 para o topo:
T1 - W1 = (m1)(uma)
T1 – 20 = (2)(2)
T1 - 20 = 4
T1 = 4 + 20
T1 = 24 Newton
Força de tensão na corda (T) = T1 = T2 = 24 Newtons.
15. Dois blocos, cada um com massa de 4 kg, estão conectados por uma corda e uma polia, como mostrado na figura. A superfície e a polia são lisas. Se o bloco B for puxado com uma força horizontal de 50 N, a aceleração do bloco será de… (g = 10 m/s²)2)
A. 1,25 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Discussão
Sabe-se que:
mA = 4 kg, mB = 4 kg, g = 10 m/s2
wA = (mA)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newton
Pergunta: aceleração do sistema?
Resposta:
Fórmula da segunda lei de Newton:
A aceleração de ambos os blocos é de 1,25 m/s².2A direção do movimento dos dois blocos é igual à direção da força de tração F.
16. Observe a figura ao lado! As massas dos blocos são m₁ = 6 kg e m₂ = 4 kg, e a massa da polia é desprezada. Se a superfície do plano for lisa e g = 10 m s⁻² , então a aceleração do sistema é…
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 5,0 ms-2
Discussão
Sabe-se que:
m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2
w1 =m1 g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2 ou 60 Newtons
w2 =m2 g = (4 kg)(10 m/s2) = 40 kg m/s2 ou 40 Newtons
Pergunta: aceleração do sistema (a)?
Resposta:
m1está em uma superfície lisa e plana, sem atrito, de modo que o sistema é acionado por gravidade bloco 2.
Aplicar Segunda lei de Newton :
∑F = ma
w2 = (m1 +m2) para
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
uma = 40 N/10 kg
a = 4 m / s2
A resposta correta é D.
17. Dois blocos, cada um com massa de 2 kg, estão conectados por uma corda e uma polia, como mostrado na figura. A superfície e a polia são lisas. Se o bloco B for puxado com uma força horizontal de 40 N, a aceleração do bloco será… (g = 10 m/ s² )
A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Discussão:
Sabe-se que:
mA =mB = 2 kg, g = 10 m/s2, F = 40 N
wA = mg = (2)(10) = 20 N
Pergunta: aceleração do bloco (a)?
Resposta:
A superfície do bloco é lisa, portanto a força que afeta o movimento do bloco é apenas força F e o peso do bloco A.
Aplique a segunda lei de Newton:
∑F = ma
F – wA = (mA +mB) para
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m / s2
A resposta correta é A.
Plano inclinado
18. Um bloco com massa de 2 kg está sobre um plano inclinado liso com um ângulo de inclinação de 30°.o, de modo que o bloco se mova com aceleração constante. Se g = 10 m/s-2Então, a magnitude da força que move o bloco é...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
E. 10 N
Discussão
Sabe-se que:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, theta = 30o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s2 = 20 N
Pergunta: Que força move o bloco?
Resposta:
A força que move o bloco é wx.
wx = w sin teta
wx = (20 N)(sen 30o)
wx = (20 N)(0,5)
wx = 10 N.
A força que move o bloco é de 10 Newtons.
A resposta correta é E.
19. Dois blocos estão conectados por uma corda leve puxada por uma força horizontal F = 24 N. g = 10 m/s²-2 e a superfície do piso é escorregadia. A magnitude da aceleração do bloco, usando a segunda lei de Newton para cada objeto, é...
Discussão
Sabe-se que:
m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, F = 24 N
Pergunta: Qual é a aceleração do bloco (a)?
Resposta:
A magnitude da aceleração do bloco é de 4 m/s².2.
20. Quando Sandi está em um elevador parado, seu peso é de 500 N. A aceleração da gravidade é de 10 m/s².-2Quando o elevador acelera, a tensão na corda atinge 750 N. Portanto, a aceleração do elevador é...
A. 5,0 ms-2
B. 7,5 ms-2
C. 10,0 ms-2
D. 12,5 ms-2
E. 15,0 ms-2
Discussão
Sabe-se que:
w = 500 N, g = 10 m/s2, T = 750 N
Pergunta: aceleração do elevador (a)?
Resposta:
Senha em massa:
w = mg
500 = m (10)
m = 500/10
m = 50 kg
A massa do elevador é desconhecida, portanto a massa total do elevador e seu conteúdo é igual à massa do código.
De acordo com a primeira lei de Newton, se o elevador estiver parado, a força resultante será igual a 0.
A força de tensão na corda (T) quando o elevador está parado é igual a 500 N.
Quando o elevador acelera, a força de tensão na corda (T) torna-se 750 N ou aumenta em 250 N.
A aceleração do elevador é de 5 m/s².2 e a direção da aceleração = a direção do movimento do elevador é para cima.
Fonte da pergunta:
Questões de Física para o Exame Nacional do Ensino Médio/Ensino Técnico
