aula 3 - primeira lei de newton - física - pvsj - prof elvis

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Pré-Vestibular São Januário

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FÍSICA

Prof. Elvis Soares

Primeira lei de Newton

2015

2 PVSJ :: Física :: Prof. Elvis Soares

As Leis de Newton são aquelas que regem os movimentos e dão as condições para que os corpos permaneçam em equilíbrio.

Durante uma partida de bilhar, enquanto o taco está em contato com a bola, empurrando-a, ele exerce uma força sobre ela e altera o seu movimento, alterando sua velocidade até o instante em que ele para de tocar a bola.

Ao deslocar uma toalha de mesa, é possível que os objetos sobre a mesa permaneçam no mesmo lugar devido à inércia.

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Os planos inclinados de Galileu

PVSJ :: Física :: Prof. Elvis Soares

Galileu afirmou que, se não houver interferência sobre um objeto móvel, este deve mover-se em linha reta para sempre: nenhum empurrão, puxão ou qualquer tipo de força será necessário para isso.

Galileu testou sua hipótese fazendo experiências com o movimento de diversos objetos sobre planos inclinados.

Disto ele concluiu que bolas que rolassem sobre um plano horizontal não deveriam se tornar mais ou menos velozes.

A bola atingiria o repouso somente por causa do atrito. E quanto menor o atrito, mais próximo de constante fica a rapidez da bola.


Essa afirmativa era sustentada por um experimento diferente e outra linha de raciocínio.

Disto ele concluiu que quanto menor for a inclinação de subida, mais lentamente a bola perderá sua rapidez.

Velocidade aumenta ao descer

Muito inclinado, velocidade

diminui rápido

Na ausência de forças retardadoras, a tendência da bola é mover-se eternamente sem tornar-se mais lenta.

A propriedade de um objeto tender a manter-se em movimento numa linha reta foi chamada por ele de inércia.

Menos inclinado, velocidade diminui

lentamente

Sem inclinação, velocidade se

mantem

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Primeira Lei de Newton


Newton refinou a idéia de Galileu e formulou sua primeira lei, convenientemente denominada lei de inércia.

Todo objeto permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme numa linha reta, a menos que seja obrigado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.

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Força Resultante


As variações que ocorrem no movimento devem-se a uma força ou combinação de forças.

Uma força, é um empurrão ou puxão. Sua origem pode ser gravitacional, elétrica, magnética ou simplesmente um esforço muscular.

Quando mais de uma força atuar num objeto, levaremos em conta a força resultante.

Uma quantidade tal como é uma força, que possui tanto valor como direção e sentido, é chamada de uma quantidade vetorial.

Aqui elas se somam!

Aqui elas se anulam!

Aqui elas competem!

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Condição de Equilíbrio


Quando a força resultante sobre alguma coisa é nula, dizemos que ela está em equilíbrio mecânico.

A tensão orientada para cima no barbante, tem o mesmo valor que o peso do pacote, e assim a força resultante é nula.

Usando notação matemática, a condição de equilíbrio é dada por

X~F = 0

onde significa “a soma vetorial de” e significa forças, que são grandezas vetoriais.

P

~F

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Condição de Equilíbrio


A soma dos vetores orientados para cima iguala a soma dos vetores orientados para baixo, e o andaime se encontra em equilíbrio.

Quando João está parado bem no meio do andaime, o dinamômetro da esquerda marca 500 N. Qual o peso total de João mais o andaime?

Qual a leitura do dinamômetro nessa situação?

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Forças de Apoio


A mesa empurra o livro para cima com a mesma força com que a gravidade puxa o livro para baixo.

A mola empurra sua mão pa r a c i m a c o m a mesma força com que você a empurrou para baixo.

Ao apoiarmos um objeto sobre uma superfície, este exerce uma força de apoio denominada força normal.

Os átomos da superfície se comportam como minúsculas molas. O peso do livro pressiona os átomos da mesa para baixo e eles empurram o livro para cima. Desta maneira, os átomos comprimidos produzem uma força de apoio.

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Equilíbrio de Corpos em Movimento


O repouso é apenas uma forma de equilíbrio. Um objeto que se mova com velocidade constante numa trajetória retilínea também se encontra em equilíbrio.

O equilíbrio é um estado onde não ocorrem mudanças!

Quando o empurrão aplicado ao caixote é igual à força de atrito entre ele e o piso, a força resultante sobre o caixote é nula e ele escorrega com velocidade constante.

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Equilíbrio de Corpos em Movimento


Para poder dar uma volta completa em torno do Sol durante um ano, a Terra tem de se mover a uma velocidade de 30 km/s.

Se a Terra move-se a 30 km/s, pode o pássaro da figura mergu lhar e apanhar a minhoca?

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O movimento da Terra


Não somente a Terra se move a 30 quilômetros por segundo, mas também a árvore, o galho da árvores, o pássaro parado nele, a minhoca abaixo e até mesmo o ar entre eles. Todos estão se movendo a 30 km/s.

Quando você lança uma moeda para cima dentro de um avião em alta velocidade, ela se comporta como se o avião estivesse em repouso. A moeda o acompanha - inércia em ação!

As coisas que estão em movimento assim permanecem se nenhuma força atua, ou se a força resultante for nula.

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Teste sua Compreensão



Questão 1 - (PUC/RJ)

Você é passageiro num carro e, imprudentemente, não está usando o cinto de segurança. Sem variar o módulo da velocidade, o carro faz uma curva fechada para a esquerda e você se choca contra a porta do lado direito do carro. Considere as seguintes análises da situação:

I. Antes e depois da colisão com a porta, há uma força para a direita empurrando você contra a porta.

II. Por causa da lei da inércia, você tem a tendência de continuar em linha reta, de modo que a porta, que está fazendo uma curva para a esquerda, exerce uma força sobre você para a esquerda, no momento da colisão.

III. Por causa da curva, sua tendência é cair para a esquerda.

Indique a alternativa correta:

(A)Nenhuma das análises é correta.

(B) As análises II e III são verdadeiras.

(C) Somente a análise I é verdadeira.

(D) Somente a análise II é verdadeira.

(E) Somente a análise III é verdadeira.


Questão 2 - (UFMG)

Nesta figura, está representado um balão dirigível, que voa para a direita, em altitude constante e com velocidade v, também constante:

Sobre o balão, atuam as seguintes forças: o peso P, o empuxo E, a resistência do ar R e a força M, que é devida à propulsão dos motores. Assinale a alternativa que apresenta o diagrama de forças em que estão mais bem representadas as forças que atuam sobre esse balão.

© Professor Rodrigo Penna 2009 – UFMG 1a Etapa 2010

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Note a posição de Tânia na hora do telefonema e onde Ângela estará, 10 min depois (40 minutos). Na mesma distância, ou seja, na mesma posição! Certa. Note a marcação que fiz quando Ângela estiver passando pela igreja (40 min). Tânia estará 4 “tracinhos” à sua frente. Mas, pela escala, 5 tracinhos são 5 km, 1 km por tracinho! Logo, também certa! Questão fácil.

OPÇÃO: C.

2. (UFMG/2010) Nesta figura, está representado um balão dirigível, que voa para a direita, em altitude constante e com

velocidade v, também constante:

Sobre o balão, atuam as seguintes forças: o peso P, o empuxo E, a resistência do ar R e a força M, que é devida à propulsão dos motores. Assinale a alternativa que apresenta o diagrama de forças em que estão mais bem representadas as forças que atuam sobre esse balão.

d = 4 “tracinhos”



CORREÇÃO

As Leis de Newton, cobradas de uma maneira bem simples. Ao voar para direita com velocidade constante o balão executa um Movimento Retilíneo e Uniforme, MRU. Assim como o repouso, de acordo com a 1a Lei de Newton, a Força Resultante deve ser nula, igual a zero. O problema já especifica quais forças atuam no balão. Logo, para que se anulem, já que a questão deixa óbvio que são de sentidos contrários, basta terem o mesmo módulo, ou seja, em termos de desenho vetorial, o mesmo tamanho! E só! Algumas pessoas vão votar na letra A, por acreditarem que para andar para direita é necessária uma força resultante para a direita. Newton, e Galileu, com o conceito de Inércia, mostraram que não!

OPÇÃO: B.



CORREÇÃO


OPÇÃO: B.



CORREÇÃO


OPÇÃO: B.



CORREÇÃO


OPÇÃO: B.


Questão 3 - (UERJ-2011)

No interior de um avião que se desloca horizontalmente em relação ao solo, com velocidade constante de 1000 km/h, um passageiro deixa cair um copo. Observe a ilustração abaixo, na qual estão indicados quatro pontos no piso do corredor do avião e a posição desse passageiro.

O copo, ao cair, atinge o piso do avião próximo ao ponto indicado pela seguinte letra:

(A) P. (B) Q. (C) R. (D) S.

4. (Modelo ENEM) A teoria de Aristóteles (384-322 a.C.) a respeito dos movimentos dos corpos explicava de modo direto os fenô-menos observados, sem haver comprovação experimental. Um dos aspectos de sua teoria referia-se ao fato de que um corpo somente estaria em movimento se fosse continua-mente impelido por uma força. Cessada a ação da força, o corpo pararia. !Por meio de experiências, Galileu Galilei (1564-1642), entretanto, constatou que a tendência natural de um corpo, livre da ação de forças, é permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. !Concluímos, então, que um corpo pode estar em movimento na ausência de forças ou quando a resultante das forças que nele atu-am é nula. Quando a força que age num cor-po não é equilibrada, ela produz variação de velocidade. !Das afirmações abaixo, assinale aquela que confirma a teoria de Galileu e, ao mesmo tempo, demonstra que a teoria de Aristóteles é falha. !(A) Uma gota de chuva, logo que se de-

sprende de uma nuvem, cai em movimen-to retilíneo uniforme, desprezando-se a resistência do ar.

(B) Uma nave espacial, lançada da Terra, move-se sob ação de seus propulsores. As forças gravitacionais que a Terra, o Sol e outros corpos celestes exercem na nave, a partir de certo instante, podem ser de-sprezadas. Ao serem desligados os propulsores, a nave continua em movi-mento e este é retilíneo uniforme.

(C) Numa viagem de carro, o motorista tira o pé do acelerador e o carro vai gradati-vamente diminuindo de velocidade até parar.

(D) Ao deixarmos um bloco sobre um plano inclinado muito liso, o bloco passa a re-alizar um movimento retilíneo uniforme de descida.

!

5.(UERJ-2011) No interior de um avião que se desloca horizontalmente em relação ao solo, com velocidade constante de 1000 km/h, um passageiro deixa cair um copo. Observe a ilustração abaixo, na qual estão indicados quatro pontos no piso do corredor do avião e a posição desse passageiro. !

!

O copo, ao cair, atinge o piso do avião próxi-mo ao ponto indicado pela seguinte letra:

6. (PUC/SP) Certo carro nacional demora 30 s para acelerar de 0 a 108 km/h. Supondo sua massa igual a 1200 kg, o módulo da força resultante que atua no veículo durante esse intervalo de tempo é, em N, igual a

!7.(Fuvest) Dois blocos, A e B, de massas 2,0 kg e 6,0 kg, respectivamente, e ligados por um fio, estão em repouso sobre um plano horizontal. Quando puxado para a direita pela força F mostrada na figura, o conjunto adquire aceleração de 2,0 m/s2.

! !Nestas condições, pode-se afirmar que o mó-dulo da resultante das forças que atuam em A e o módulo da resultante das forças que atuam em B valem, em newtons, respecti-vamente:

Física - Prof. Elvis SoaresPágina � de �2 5Leis de Newton


Questão 4 - (FEI/SP)

Assinale a alternativa errada:

(A) A resultante das forças que agem sobre uma partícula em equilíbrio é nula.

(B) Quando um corpo é atraído para a Terra, a Terra é atraída para o corpo.

(C) Quando um corpo está apoiado na superfície da Terra, e, portanto, em contato com ela, as forças que a Terra exerce sobre o corpo são: uma força de ação a distância (o peso do corpo) e outra de contato (força normal).

(D) Quando um homem sobre patins empurra uma parede para à frente, ele adquire um movimento para trás e a parede continua em repouso, porque a força que o homem exerce sobre a parede é menor que a força que a parede exerce sobre o homem.

(E) Uma partícula está em equilíbrio quando a força resultante sobre ela é nula, logo ela está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme quando está em equilíbrio.


Questão 5 - (FGV/SP-2012)

Quanto às leis de Newton, suas aplicações e consequências, considere as afirmações seguintes.

I. Se um corpo está sob a ação de duas forças de mesma intensidade, então, ele deve estar em equilíbrio.

II. Se o motor de um barco exerce sobre a água de um rio uma força de mesma intensidade que a correnteza exerce sobre o barco no sentido oposto, ele deve permanecer em repouso em relação à margem.

III. Ao subir o trecho de serra da rodovia dos Imigrantes, um veículo recebe, da pista, uma força perpendicular ao seu movimento, de intensidade menor que o seu peso.

É correto apenas o que se afirma em

(A) I. (B) II. (C) III. (D) I e II. (E) I e III.


Questão 6 - (UFMT)

Em um dia de calmaria, um barco reboca um paraquedista preso a um paraglider. O barco e o paraquedista deslocam-se com velocidade vetorial e alturas constantes.

Nessas condições,

(A) o peso do paraquedista é a força resultante sobre ele.

(B) a resultante das forças sobre o paraquedista é nula.

(C) a força resultante exercida no barco é maior que a resultante no paraquedista.

(D) a força peso do paraquedista depende da força exercida pelo barco sobre ele.

(E)o módulo da tensão na corda que une o paraquedista ao paraglider será menor que o peso do paraquedista.

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