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terça-feira, 7 de novembro de 2017

"Somos Físicos" Simulado Leis de Newton ( Resumão)


Isaac Newton é o Cara!
Antes de saber quais são e como são aplicadas as três leis de Newton, é muito importante saber um pouco mais sobre o cientista e estudioso que está por trás delas, não é mesmo? Ele nasceu em meados do século XVII, em 1643 e suas principais contribuições foram para o ramo da física e da matemática, embora também tenha se destacado na filosofia, anatomia, astrologia, teologia e outros ramos. Um gênio completo!
Leis de Newton
O cientista britânico foi um dos principais nomes do Iluminismo, representando a busca pela razão e pelo desenvolvimento do conhecimento científico e do senso crítico. Seus trabalhos eram bastante completos, pois envolviam tanto a observação e a pesquisa, quanto a experimentação.
Isaac Newton também ficou conhecido por ser tranquilo e levar uma vida modesta, acreditando sempre que havia muito mais no universo para descobrir. E, após ter colaborado muito com a ciência, faleceu em 1727, aos 84 anos.
As três leis de Newton
Uma das contribuições mais relevantes de Isaac Newton, que é amplamente utilizada pela física até hoje são as três leis de Newton.
• Primeira Lei de Newton
É a chamada lei da inércia. De acordo com ela, os corpos tendem a permanecer em seu estado de equilíbrio, seja em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Por exemplo: você está em pé, dentro de um ônibus que viaja com velocidade constante. De repente, o motorista freia bruscamente e você “vai para frente”. Isso acontece porque você deveria se manter em repouso em relação ao veículo, mas foi tirado dessa condição.
A primeira lei de Newton diz que o corpo só sai de seu estado de equilíbrio caso haja sobre ele uma ou mais forças, de modo que a força resultante seja um número diferente de zero.
Se uma partícula estiver submetida à ação de várias forças, mas a soma delas for nula, irá se manter em equilíbrio, ou em repouso, ou em movimento uniforme.
A segunda das três leis de Newton pode ser descrita da seguinte forma: “a força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida”. Essa é a lei que determina uma equação muito utilizada no contexto físico:
F = m x a
Em que:
F = força
m = massa
a = aceleração
Essa lei está relacionada com a que vimos anteriormente. Ela determina que a força necessária para mudar o estado de movimento de uma partícula depende da massa daquele objeto.
Por exemplo: se um corpo tem uma massa de 4 kg e está submetido a uma aceleração de 2 m/s², qual é a intensidade da força que deve ser aplicada para alterar o seu estado de movimento?
F = m x a
F = 4 x 2
F = 8N
Lembrando que a aceleração é a variação da velocidade em um certo tempo.
Entre as três leis de Newton, essa é a que mostra que força e massa são grandezas diretamente proporcionais, ou seja, quanto maior for a massa do objeto, maior será a força necessária para mudar o estado de movimento dele.
E a partir dessa lei, também podemos deduzir como se calcula o peso de um objeto. Peso não é a mesma coisa que massa, é a força com a qual esse objeto atrai o planeta e é atraído por ele. Nesse caso:
P = m x g
Em que:
P = força peso
m = massa
g = aceleração da gravidade.
Assim, quando alguém diz que pesa 70 kg, referindo-se à sua massa, do ponto de vista físico, está errado.
• Terceira lei de Newton
Chegamos à última das três leis de Newton, o princípio da ação e ração. O enunciado dessa lei resume perfeitamente o eu significado e as suas aplicações.
Simplificando: se você aplica uma força de 2N sobre um mês, na horizontal e para a direita, a fim de movimentá-la, receberá do objeto uma força também de 2N e na horizontal, porém para a esquerda.
As forças que compõem o par de ação e reação são da mesma natureza (de contato ou de campo), não se equilibram e também não se anulam, já que são exercidas sobre corpos diferentes (esse é um detalhe esquecido por muitos estudantes!) e são forças trocadas entre os corpos.
Essa é a lei mais comum no nosso cotidiano, inclusive, explica o simples movimento de caminhar! Nossos pés exercem uma força sobre o chão e recebem uma força contrária. Isso nos impulsiona.
1)Sob a ação exclusiva de duas forças, F1 e F2, de mesma direção, um corpo de 6,0 kg de massa adquire aceleração de módulo 4,0 m/s2. Se o módulo de F1 vale 20 N, o módulo de F2, em newtons, só pode valer: 
a) zero. 
b) 4,0. 
c) 40. 
d) 44. 
e) 4,0 ou 44.

A força sempre terá a mesma direção que a aceleração. 
Dependendo do referencial será: 
a=4m/s 
F1=20N 
F2=4N 

Ou 
a=-4m/s 
F1=-20N 
F2=-4N 

Mas em todo caso o módulo da força será sempre 4N.(O enunciado diz que F1 e F2 são as únicas forças atuantes e que têm a mesma direção). 
Resposta correta, letra (b), O módulo de F2 só pode valer 4 Newtons.


2)Um veículo de 5 Kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária S= 3t² + 2t + 1 onde S é medido em metros e t, em segundos. O módulo da força resultante sobre o veículo vale:a) 30N           b) 5N         c) 10N       d) 15N       e) 20N

Dados: 
m = 5 kg 

S = 1 + 2t + 3t² 
S = So + Vot + at²/2 
So = 1 m 
Vo = 2 m/s 
a/2 = 3 
a = 2.3 
a = 6 m/s² 

F = m.a 
F = 5.6 
F = 30 N 
letra a


3)Uma forca horizontal constante de 1,0N atua sobre um corpo de 1,0Kg de massa durante 1,0s. O corpo está inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal lisa. Que distância ele percorre ao final desse tempo de 1,0s ? 
a) 10,0m         b) 5,0m        c) 1,0m       d) 0,5m         e) O corpo permanece em repouso

Primeiramente, vamos achar a aceleração que a força submeteu ao corpo. 

Dados: 
Fr = 1 N 
m = 1 kg 
a = ? 

Aplicando: 
Fr = m . a 
1 = 1a 
a = 1 m/s² 

A aceleração foi de 1 m/s² 

Agora, vamos calcular a velocidade final do corpo: 

Dados: 
v = ? 
vo = 0 (saiu do repouso) 
a = 1 m/s² 
t = 1 s 

Aplicando: 
v = vo + at 
v = 0 + 1.1 
v = 1 m/s 

A velocidade final do corpo foi de 1 m/s. 

Para saber o espaço percorrido por ese corpo, aplique na equação de Torricelli: 
v² = vo² + 2 . a . s 

Dados: 
v = 1 m/s 
vo = 0 
a = 1 m/s² 
s = ? 

Aplicando: 
1² = 0 + 2 . 1 .s 
1 = 2s 
s = 1/2 
s = 0,5 m 

O corpo percorreu 0,5 metros 
Alternativa D 

4)Um corpo de 2,5 kg, em movimento uniforme, obedece à equação horária 
S = 2 + 5t (SI) desde o instante t = 0 s. A partir do instante t = 3,0 s, passa a agir uma força constante e paralela à trajetória de intensidade 10 N. A velocidade escalar desse corpo no instante t = 10 s é: 
a) 12 m/s.     b) 17 m/s.     c) 33 m/s.    d) 45 m/s.     e) 52 m/s


Força = massa x aceleração F=m.a
10 = 2,5 x aceleração 
10/2,5 = aceleração 
4 m/s² = aceleração 

Sabemos que até os 3s sua velocidade era constante no valor de 5 m/s pela equação horária, então esses 5 m/s são a velocidade inicial (Vi) no instante 3s ( tempo inicial-ti), no instante 10 s ( tempo final-tf) vamos descobrir a velocidade final ( Vf). 

Já possuindo a aceleração ( 4m/s² ali em cima) e os dados joguemos na fórmula da aceleração, que é Aceleração = variação da velocidade ( Vf-Vi) sobre a variação do tempo (tf-ti). Vamos deixar indicado a velocidade final, que queremos descobrir ok?? 


A= Vf-Vi / tf-ti 

4 = Vf-5 / 10-3 
4= Vf-5 / 7 
28 = Vf-5 
28+5 = Vf 

33 m/s = Vf > letra c. 

5)Um corpo de massa 250 g parte do repouso e adquire a velocidade de 20 m/s após 
percorrer 20 m em movimento retilíneo uniformemente variado. A intensidade da força 
resultante que age no corpo, em Newton, vale:


a=aceleração 
F=força resultante 
V²=Vi²+2*a*d 
M=massa 
*=Multiplicação 
V=velocidade final 
Vi=Velocidade inicial 
N=newtons 
para você resolver esse calculo é necessário calcular primeiramente a sua aceleração pois para caucular sua força resultante se usa a equação F=M*a 

Como ele te a a distancia a velocidade final e a inicial pode-se usar a equação V²=Vi²+2*a*d 

cauculando:colocando os dados na equação 

20²=0²+2*a*20 
400=0+40a 
40a=400 
a=400/40 
a=10m/s² 

Descoberta a aceleração é so colocar os dados na equação F=M*a 
detalhe a massa tem que ser em kilos ou seja 250g=0,25 kg 

F=0,25*10 
F=2,5 N

6)Uma locomotiva de massa de 130 toneladas puxa um vagão de massa 220 toneladas em trilhos retos e horizontais, com aceleração de 0,5m/s². Podem-se desprezar as forças de resistência ao movimento do vagão. A força no engate entre a locomotiva e o vagão tem, em newtons, módulo: 
a) 1,1 . 10 elevado a 4ª N 
b) 3,5 . 10 elevado a 4ª N 
c) 1,1 . 10 elevado a 5ª N 
d) 2,2 . 10 elevado a 5ª N 
e) 3,5 . 10 elevado a 5ª N


Vamos chamar a força no engate de T. 

A força que faz movimentar o vagão é a força no engate, que chamaremos de T. Então: 

T = mv . a 

Dados: 

mv (massa do vagão) = 220000 kg 
a = 0,5 m/s² 
T = ? 

Aplicando: 

T = 220000.0,5 
T = 110000 Newtons 

A força no engate tem intensidade de 110000 Newtons. 

Em potência de 10: 

1,1 . 10^5 

Alternativa C 

7)No piso de um elevador é colocada uma balança de banheiro, graduada em newtons. Um corpo é colocado sobre a balança. Quando o elevador sobe com aceleração constante de 2,2 m/s2, a balança indica 720 N. Sendo a aceleração local da gravidade igual a 9,8 m/s2, a massa do corpo, em quilogramas, vale:
Bom como a aceleração do elevador é para cima, a resultante é pra cima, então P (peso) < N (Normal-marcada na balança) 
R(resultante)=N-P 
P=mg(massa*aceleração) 
R=720-mg 
R=m*a(massa*aceleração) 
m*a+m*g=720 
m(a+g)=720 
m(2,2+9,8)=720 
12m=720 
m=720/12 
m=60Kg

8) Um bloco de massa 80 kg encontra-se dentro de um elevador acelerado verticalmente para cima, com uma aceleração de 2 m/s2. Considerando g = 10 m/s2, podemos afirmar que a força exercida pelo piso do elevador contra o bloco é igual a:
A força exercida pelo piso do elevador é a Força Normal. 
Analisando o corpo, temos que ele tem a força peso(apontado para baixo) e a normal(apontado para cima). 
Aceleração = 2m/s² (para cima) 

Pela segunda lei de Newton, temos: 
N - P = m.a 
N = m.a + P 
N = m.a + m.g 
N = m.(a+g) 
N = 80.(2+10) 
N = 80 . 20 
N = 1600 N

9)No piso de um elevador é colocada uma balança graduada em newtons. Um menino de massa 40 kg, sobe na balança quando o elevador está descendo acelerado, com aceleração de modulo 3,0 m/s2. Se a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2. a balança estará indicando, em N, um valor mais próximo de:
A balança indica não o valor do peso e sim da normal: 
Obs : por estar descendo acelerado o peso deve ser maior que a normal, para que a resultante gere uma aceleração positiva. 
R = m.a 
P - N = m . a 
392 - N = 40 . 3 
N = 272 N 
a balança indica 272 N.

10)Um corpo de massa igual a 5,0 kg é acelerado por uma força resultante de 20N. A aceleração do corpo em m/s², é igual a: 
a) 0,25       b) 4,0     c) 5,0     d) 20     e) 100
m=5Kg; F =20N 
20 = 5*a 
a=4m/s² ----Alternativa b

Fonte: Resumo Escolar

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