Exercícios sobre segunda lei de Newton
Faça esta lista de exercícios sobre segunda lei de Newton e avalie seus conhecimentos por meio da resolução das questões.
Publicado por: Pâmella Raphaella MeloQuestões
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Questão 1
(Afasp) Durante um intervalo de tempo de 4 s, atua uma força constante sobre um corpo de massa 8,0 kg que está inicialmente em movimento retilíneo com velocidade escalar de 9 m/s. Sabendo-se que no fim desse intervalo de tempo a velocidade do corpo tem módulo de 6 m/s, na direção e sentido do movimento original, a força que atuou sobre ele tem intensidade de:
A) 3,0 N no sentido do movimento original.
B) 6,0 N em sentido contrário ao movimento original.
C) 12,0 N no sentido do movimento original.
D) 24,0 N em sentido contrário ao movimento original.
Alternativa B
Primeiramente, vamos calcular a aceleração do corpo por meio da fórmula que a relaciona a velocidade e ao tempo:
\(v=v_o±a\cdot t\)
Como houve uma desaceleração, a aceleração é negativa:
\(6=9-a\cdot4\)
\(6-9=-a\cdot4\)
\(-3=-a\cdot4\)
\(3=a\cdot4\)
\(a=\frac{3}4\)
\(a=0,75 m/s^2 \)
Então, encontraremos a intensidade da força usando a segunda lei de Newton:
\(F_R=m\cdot a\)
\(F_R=8\cdot0,75\)
\(F_R=6\ N\)
A força está no sentido contrário do movimento inicial, já que a velocidade do corpo diminuiu.
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Questão 2
(Enem) Para um salto no Grand Canyon usando motos, dois paraquedistas vão utilizar uma moto cada, sendo que uma delas possui massa três vezes maior. Foram construídas duas pistas idênticas até a beira do precipício de forma que no momento do salto as motos deixem a pista horizontalmente e ao mesmo tempo. No instante em que saltam, os paraquedistas abandonam suas motos e elas caem praticamente sem resistência do ar. As motos atingem o solo simultaneamente porque
A) possuem a mesma inércia.
B) estão sujeitas à mesma força resultante.
C) têm a mesma quantidade de movimento inicial.
D) adquirem a mesma aceleração durante a queda.
E) são lançadas com a mesma velocidade horizontal.
Alternativa D
Como foi desconsiderada a resistência do ar, a massa não vai interferir no tempo de queda. Eles saltaram da mesma altura, então a aceleração que atuará sobre eles é a aceleração da gravidade, que é a mesma para todos os corpos em uma mesma altura. Assim, as motos chegarão ao solo simultaneamente, porque adquirem a mesma aceleração durante a queda.
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Questão 3
(Fuvest) Um veículo de 5 kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária: \(s=3t^2+2t+1\), em que s é medido em metros e t, em segundos. O módulo da força resultante sobre o veículo vale:
A) 30 N
B) 5 N
C) 10 N
D) 15 N
E) 20 N
Alternativa A
Essa equação horária é similar a uma das fórmulas do movimento uniformemente variado:
\(s=s_o+v_o\cdot t+\frac{at^2}2\)
Reorganizando a equação horária, conseguimos identificar os termos correspondentes:
\(s=1+2t+3t^2\)
Assim:
Portanto, a força resultante pode ser calculada pela fórmula da segunda lei de Newton:
\(F_R=m\cdot a\)
\(F_R=5\cdot6\)
\(F_R=30\ N\)
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Questão 4
(UFMG) Um corpo de massa m está sujeito à ação de uma força F que o desloca segundo um eixo vertical em sentido contrário ao da gravidade. Se esse corpo se move com velocidade constante, é porque:
A) a força F é maior do que a da gravidade.
B) a força resultante sobre o corpo é nula.
C) a força F é menor do que a gravidade.
D) a diferença entre os módulos das duas forças é diferente de zero.
E) a afirmação da questão está errada, pois qualquer que seja F o corpo estará acelerado porque sempre existe a aceleração da gravidade.
Alternativa B
Como o corpo se move a uma velocidade constante, isso significa que sua aceleração é nula, então a sua força resultante também será nula.
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Questão 5
Um objeto de 500 gramas está sobre uma superfície horizontal, sujeito à ação da força peso. Determine o módulo da força peso sobre esse objeto, sabendo que a aceleração da gravidade é de aproximadamente \(9,8\ m/s^2 \).
A) 4900 N
B) 2450 N
C) 245 N
D) 490 N
E) 4,9 N
Alternativa E
Inicialmente, converteremos a massa de gramas em quilogramas:
\(500\ g=0,5\ kg\)
Por fim, vamos calcular o módulo da força peso por meio da sua fórmula:
\(P=m\cdot g\)
\(P=0,5\cdot9,8\)
\(P=4,9\ N\)
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Questão 6
Qual a aceleração adquirida por um carro de 900 kg que é empurrado por duas pessoas que fazem uma força resultante de 13 500 N?
A) \(14\ m/s^2 \)
B) \(20\ m/s^2 \)
C) \(15\ m/s^2 \)
D) \(12\ m/s^2 \)
E) \(17\ m/s^2 \)
Alternativa C
Calcularemos a aceleração do carro usando a fórmula da segunda lei de Newton:
\(F_R=m\cdot a\)
\(13500=900\cdot a\)
\(a=\frac{13500}{900}\)
\(a=15\ m/s^2 \)
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Questão 7
Qual a massa de um bloco puxado por um carro com força de 1500 N que adquire aceleração de \(10\ m/s^2 \)?
A) 1500 kg
B) 15 kg
C) 1,5 kg
D) 150 kg
E) 0,15 kg
Alternativa D
Descobriremos a massa do bloco por meio da fórmula da segunda lei de Newton:
\(F_R=m\cdot a\)
\(1500=m\cdot10\)
\(m=\frac{1500}{10}\)
\(m=150\ kg\)
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Questão 8
Duas pessoas empurram uma caixa da forma que vemos na imagem a seguir. Sabendo que a força que a primeira pessoa faz é \(\vec{F}_1\) e a força que a segunda pessoa faz é \(\vec{F}_2\), cujos valores são \(\vec{F}_1\) =30 N e \(\vec{F}_2\) =40 N, encontre o módulo da força resultante que move a caixa.
A) 50 N
B) 40 N
C) 30 N
D) 20 N
E) 10 N
Alternativa A
Podemos perceber que as forças na caixa são perpendiculares, portanto para calcular a força resultante usaremos o teorema de Pitágoras:
\(\vec{F_R}^2=\vec{F_1}^2+\vec{F_2}^2\)
\(\vec{F_R}^2=30^2+40^2\)
\(\vec{F_R}^2=900+1600\)
\(\vec{F_R}^2=2500\)
\(\vec{F_R}=\sqrt{2500}\)
\(\vec{F_R}=50\ N\)
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Questão 9
Uma família está fazendo sua mudança e precisou mover uma caixa de massa 40 kg para dentro do caminhão. Ela foi movida por seus dois filhos simultaneamente, sendo que o primeiro aplicou uma força de 60 N e o segundo aplicou uma força de 20 N. Assim, encontre o valor da força resultante e a aceleração da caixa.
A) \(1\ m/s^2 \)
B) \(2\ m/s^2 \)
C) \(3\ m/s^2 \)
D) \(4\ m/s^2 \)
E) \(5\ m/s^2 \)
Alternativa B
Como os irmãos movem a caixa simultaneamente no mesmo sentido, a força resultante é a soma de suas forças:
\(\vec{F_R}=\vec{F_1}+\vec{F_2}\)
\(\vec{F_R}=60+20\)
\(\vec{F_R}=80\ N\)
Para encontrarmos a aceleração dessa caixa, basta usarmos a fórmula da segunda lei de Newton:
\(\vec{F_R}=m\cdot \vec{a}\)
\(80=40\cdot \vec{a}\)
\(\vec{a}=\frac{80}{40}\)
\(\vec{a}=2\ m/s^2 \)
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Questão 10
Algumas crianças brincam de cabo de guerra. Do lado esquerdo, há três crianças fazendo as forças \(\vec{F_1}=10\ N\), \(\vec{F_2}=15\ N\) e \(\vec{F_3}=30\ N\). Já do lado direito há outras três crianças, que fazem as forças \(\vec{F_4}=40\ N\), \(\vec{F_5}=15\ N\) e \(\vec{F_6}=5\ N\). Determine o módulo da força resultante na corda e qual dos lados ganhará a brincadeira.
A) \(-5\ N\), lado direito.
B) \(-5\ N\), lado esquerdo.
C) 5 N, lado direito.
D) 0 N, nenhum lado.
E) 5 N, lado esquerdo.
Alternativa E
Como as crianças fazem força em sentidos opostos, para encontrarmos a força resultante é necessário subtrair as forças do lado esquerdo com as forças do lado direito:
\(\vec{F_R}=\vec{F_1}+\vec{F_2}+\vec{F_3}-(\vec{F_4}+\vec{F_5}+\vec{F_6})\)
\(\vec{F_R}=10+15+30-(40+15+5)\)
\(\vec{F_R}=55-(60)\)
\(\vec{F_R}=55-60\)
\(\vec{F_R}=-5\ N\)
O módulo da força resultante é sempre positivo, portanto esse sinal negativo indica que o lado ganhador é o lado direito, que fez mais força que o lado esquerdo.
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Questão 11
Uma força F é aplicada sobre dois blocos, de massa \(m_1=10\ kg\) e \(m_2=5\ kg\), que adquirem uma aceleração de \(4\ m/s^2 \), conforme podemos verificar na imagem a seguir. Em vista disso, encontre o valor da força F.
A) 70 N
B) 40 N
C) 60 N
D) 20 N
E) 30 N
Alternativa C
Determinaremos a força resultante por meio da fórmula da segunda lei de Newton:
\(\vec{F_R}=m\cdot \vec{a}\)
Como os blocos estão em contato, a massa será a soma da massa de cada bloco:
\(F_R=(10+5)\cdot4\)
\(F_R=(15)\cdot4\)
\(F_R=60\ N\)
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Questão 12
Quais das alternativas apresentam a unidade de medida correspondente à grandeza física estudada na segunda lei de Newton?
I. A força peso é medida em metros por segundo ao quadrado.
II. A força resultante é medida em Newton.
III. A velocidade é medida em metros por segundo.
IV. A aceleração é medida em Newton.
V. A massa é medida em Coulomb por metro.
A) Alternativas I e II.
B) Alternativas III e IV.
C) Alternativas I e V.
D) Alternativas II e III.
E) Nenhuma das alternativas está correta.
Alternativa D
I. A força peso é medida em metros por segundo ao quadrado. (Falso)
A força peso é medida em Newton.
II. A força resultante é medida em Newton. (Verdadeiro)
III. A velocidade é medida em metros por segundo. (Verdadeiro)
IV. A aceleração é medida em Newton. (Falso)
A aceleração é medida em metros por segundo ao quadrado.
V. A massa é medida em Coulomb por metro. (Falso)
A massa é medida em quilogramas.