colégio santa dorotéia atividades para estudos autônomos · suponha que o valor de seu peso seja...

Física

Colégio Santa Dorotéia 1111

�IVR� • CAP. 10 e 11 LEIS DE NEWTON E SUAS APLICAÇÕES

T�PIC�S • Inércia (conceitual)

• 1ª lei de Newton

• 3ª lei de Newton (conceitual)

• 2ª lei de Newton e suas aplicações

• Plano inclinado

• Força de resistência do ar

• Força de atrito

• Dinâmica dos movimentos curvilíneos

�RIE TA�� DE ESTUD� • Você deverá rever o conteúdo através do caderno e do livro.

• Refaça todos os exercícios indicados do livro e das listas de exercícios utilizadas com os conteúdos acima.

• Faça também a lista de exercícios anexa.

• Após ter estudado os conteúdos e ter refeito os exercícios, você deverá também refazer as questões das provas da etapa sobre os assuntos da recuperação.

• As provas de recuperação constarão de quatro questões abertas e quatro fechadas.

• Não tente fazer os exercícios sem antes estudar os conteúdos relacionados a eles.

• Procure memorizar as equações necessárias a resolução das questões.

• Resolva todas as questões abertas com justificativa, pois na prova elas não serão aceitas sem a devida argumentação.

• Em caso de dúvida na resolução dos exercícios, leve-a ao Plantão de Recuperação para esclarecimento.

IMPORTANTE NÃO DEIXE DE PROCURAR A MONITORIA PARA AUXILIÁ-LO(A) NO DESENVOLVIMENTO DO PRESENTE TRABALHO. (VERIFIQUE OS HORÁRIOS NOS MURAIS DA SALA DE AULA)

A Equipe de Física deseja a você sucesso nos seus estudos. Estamos torcendo para que você faça ótimas provas e se recupere.

Um abraço, Newton

Colégio Santa Dorotéia Área de Ciências da Natureza Disciplina: Física Ano: 1º – Ensino Médio Professor: Newton Aluno(a): ______________________________________________ Nº: _____ Turma: _____

Atividades para

Estudos Autônomos

Data: 4 / 9 / 2018

Física


QUEST�� 1 ADOTE a aceleração da gravidade igual a g = 10m/s2. As figuras a seguir mostram dois arranjos (A e B) de polias, construídos para erguer um corpo de massa m = 6kg. Despreze as massas das polias e da corda, bem como os atritos. CALCULE as forças FA e FB, em Newtons, necessárias para manter o corpo suspenso e em repouso nos dois casos.

QUEST�� 2 Em cada uma das figuras ao lado, é representada uma partícula que se move em linha reta com todas as forças que agem sobre ela. Essas forças, constantes, são representadas por vetores, todas elas têm o mesmo módulo. Em qual dos casos a partícula pode ter velocidade constante? JUSTIFIQUE.

QUEST�� 3 (Fuvest) Um homem tenta levantar uma caixa de 5Kg que está sobre uma mesa, aplicando uma força vertical de 10N.

QUEST�� 4 LEIA a tirinha ao lado: ASSINALE a alternativa que contém um exemplo de aplicação da Primeira Lei de Newton. a) Um livro apoiado sobre uma mesa horizontal é empurrado

horizontalmente para a direita com uma força de mesma intensidade da força de atrito que atua sobre ele, mantendo-o em movimento retilíneo e uniforme.

b) Quando um tenista acerta uma bola com sua raquete, exerce nela uma força de mesma direção e intensidade da que a bola exerce na raquete, mas de sentido oposto.

c) Em uma colisão entre duas bolas de bilhar, a quantidade de movimento do sistema formado por elas imediatamente depois da colisão é igual à quantidade de movimento do sistema imediatamente antes da colisão.

d) Em um sistema de corpos onde forças não conservativas não realizam trabalho, só pode ocorrer transformação de energia potencial em cinética ou de energia cinética em potencial.

e) Se a força resultante que atua sobre um carrinho de supermercado enquanto ele se move tiver sua intensidade dobrada, a aceleração imposta a ele também terá sua intensidade dobrada.

(Bill Watterson. Calvin e Haroldo.)

Física


QUEST�� 5 As pessoas costumam dizer que, quando um carro freia, uma “força de inércia” atua sobre elas, jogando-as para frente. Essa afirmação está errada, pois essa tendência de continuar em movimento, que a pessoa sente, não é proveniente de uma força, mas sim: a) da inércia, que é uma propriedade física da matéria.

b) da energia potencial gravitacional, que se mantém constante.

c) do par ação e reação, que surge entre o banco do carro e a pessoa.

d) do atrito, que tende a frear o carro, mas não a pessoa.

QUEST�� 6 É fato conhecido que a Terra exerce uma força de atração sobre a Lua. Pela 3ª Lei de Newton, podemos concluir que a Lua também atrai a Terra. A figura mostrada abaixo foi encontrada num livro de Física, mostrando estas forças de interação entre a Terra e a Lua.

Há um erro neste desenho. DIGA qual é este erro e JUSTIFIQUE porque está errado.

QUEST�� 7 Um Volkswagen tromba com um grande caminhão carregado. a) Nesta interação, a força que o Volkswagen exerce no caminhão é maior, menor ou igual à força que

o o caminhão exerce no Volkswagen? JUSTIFIQUE.

b) Por que o Volkswagen, normalmente, estraga mais que o caminhão?

QUEST�� 8 Suponha que o valor de seu peso seja de 720N. Como você sabe, este peso é uma força que atua sobre você, na direção vertical e dirigida para baixo. a) Qual é o corpo que exerce esta força sobre você?

b) Onde está aplicada a reação do seu peso, qual o seu valor, sua direção e seu sentido?

Física


QUEST�� 9 Leia, atentamente, o texto adiante, extraído da revista Superinteressante e RESPONDA às questões formuladas sobre ele. A p�der�sa F�r�a G

� QUE % F�R�A G' Diego Roberto Gastamann Concórdia, SC

A unidade g é uma medida de aceleração inventada e muito usada pelos físicos. Ela equivale a 9,81m/s2 (metros por segundo ao quadrado), que é a aceleração de um corpo em queda livre, no vácuo, em direção ao centro da Terra, provocada pela atração gravitacional. É comum usar-se a unidade g para comparar forças inerciais com a força da gravidade, a força exercida sobre os ocupantes de um veículo ao longo de uma curva, ou a força longitudinal na aceleração ou frenagem. Quando se diz, por exemplo, que o piloto de um carro é submetido a uma força de 2g ao fazer uma curva isto significa que ele está sendo “empurrado” na curva por uma força equivalente a duas vezes a força da gravidade sentido, portanto, como se “pesasse para o lado” duas vezes o seu peso normal. Numa batida de frente, em que um carro para em poucos metros, seus ocupantes podem ser submetidos a forças de muitos g no sentido longitudinal. Nos carros de corrida, em que os pilotos estão presos pelo cinto de segurança, as acelerações lateral e longitudinal são sentidas pelos músculos do pescoço, braços e pernas, que precisam fazer mais esforço para compensar as forças a que são submetidos nas curvas, acelerações e frenagens. Em carros especiais de competição, como os de Fórmula 1, estas forças podem superar 4g e durar vários segundos, provocando extremo cansaço.

FONTE: Jorge Meditsch, jornalista - Especializado em automobilismo

a) Suponha que um homem de 80kg encontre-se no interior de um carro a 108 h

km. Se durante uma

colisão, ele é freado, parando em 0,60s, de quantos g foi a desaceleração a que ele foi submetido?

(Considere g = 10m/s2) b) Qual foi a força, em Newtons, submetida ao homem, pelo cinto de segurança, durante a frenagem?

Considere que durante os 0,5s apenas o cinto aplicou força de frenagem sobre ele.

c) Suponha que um homem de 60kg encontre-se no interior de um carro a 36 h

km. Se durante uma

colisão, ele é freado, parando em 0,1s, de quantos g foi a desaceleração a que ele foi submetido?

(Considere g = 10m/s2) d) Qual foi a força, em Newtons, submetida ao homem, pelo cinto de segurança, durante a frenagem?

Considere que durante o 0,1s apenas o cinto aplicou força de frenagem sobre ele.

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QUEST�� 10 Um homem encontra-se no interior de um elevador, que no instante representado na figura abaixo, sofre uma aceleração vertical para cima. Considere a massa do homem igual a 60kg e a aceleração de subida igual a 2m/s2. Sobre esta situação, RESPONDA às questões abaixo:

a) A reação normal N do elevador sobre o homem é maior, menor ou igual ao seu peso? JUSTIFIQUE.

b) DETERMINE o módulo da reação normal N , considerando os dados fornecidos no enunciado. (g = 10m/s2)

c) Sabe-se que após algum tempo o elevador atinge sua velocidade máxima, passada a partir deste instante, a desenvolver uma velocidade de subida constante. Nestas condições o valor da reação

normal N seria maior, menor ou igual ao valor calculado no item A)? JUSTIFIQUE.

QUEST�� 11 Dois objetos A e B equilibram-se quando colocados em pratos opostos de uma balança de braços iguais. Quando colocamos num mesmo prato da balança, eles equilibram um terceiro C, colocados no outro prato. Suponha, então, que sobre uma mesa horizontal, sem atrito, uma certa força imprima ao objeto A uma aceleração de 10m/s2. Qual será a aceleração adquirida pelo objeto C quando submetido a essa mesma força?

QUEST�� 12 A figura a seguir é reproduzida de uma fotografia estroboscópica tirada com intervalos de tempo de 0,5 segundo, e as distâncias estão em metros.

Trata-se de um corpo de 0,25kg de massa que parte do repouso no ponto A. a) Qual a aceleração do corpo?

b) DETERMINE a força que atua sobre o corpo.

Física


QUEST�� 13 Um corpo de 4kg encontra-se sobre uma superfície sem atrito, conforme mostra a figura. Se o sistema for abandonado, CALCULE: a) a aceleração adquirida pelo corpo.

b) a força de tensão na corda que liga as massas.

QUEST�� 14 Um motociclista realiza suas manobras no globo da morte, representado pela figura a seguir, com extrema segurança. De acordo com a segunda lei de Newton, nos pontos A e B, conforme ilustra a figura, irá resultar numa componente central, dada respectivamente por: a) N e N. b) P e N. c) P e N+P. d) N+P e N.

QUEST�� 14 Um elevador tem massa m = 500kg. Admitindo g = 10 m/s2, DETERMINE a tração no cabo do elevador nas seguintes situações: a) o elevador sobe com velocidade constante.

b) o elevador desce com movimento acelerado, cuja aceleração tem módulo de 1,0 m/s2.

QUEST�� 15 (UFPE) Uma criança de 30kg viaja, com o cinto de segurança afivelado, no banco dianteiro de um automóvel que se move em linha reta a 36km/h. Ao aproximar-se de um cruzamento perigoso, o sinal de trânsito fecha, obrigando o motorista a uma freada brusca, parando o carro em 5,0s. a) Qual a aceleração média, em m/s2, que estará agindo sobre a criança?

b) Qual o módulo da força média, em Newtons, agindo sobre a criança, ocasionada pela freada do

automóvel?

QUEST�� 16 Suponha que o motor de um carro, durante a aceleração, exerça no carro uma força constante de 1 500N. Admita que o carro parta do repouso e que a força atue durante 6,0s, sendo de 900kg a massa do carro. DETERMINE: a) a aceleração adquirida pelo carro durante os 6,0s.

b) a velocidade do carro no instante 6,0s.

QUEST�� 17 Um foguete V-2 tem uma massa de 15 000kg. No início de sua ascensão os gases expelidos comunicam ao foguete uma aceleração vertical, para cima, de 12 m/s2. Considere g = 10 m/s2. Neste momento: a) CALCULE o valor da resultante de forças que atua no foguete.

b) Qual é o valor da força que os gases expelidos comunicam ao foguete?

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QUEST�� 18 (U)ica-p) Em uma experiência de colisão frontal de um certo automóvel à velocidade de 36km/h(10 m/s) contra uma parede de concreto, percebeu-se que o carro para completamente após amassar 50cm de sua parte frontal. No banco da frente havia um boneco de 50kg, sem cinto de segurança. Supondo que a desaceleração do carro seja constante durante a colisão, RESPONDA: a) Qual a desaceleração do automóvel?

b) Que forças o braço do boneco deve suportar para que ele não saia do banco?

QUEST�� 19 Um corpo de massa m = 1,0kg está preso à extremidade de um fio de comprimento L = 1,0m, que suporta uma tensão máxima T = 400N. A outra extremidade do fio está fixa num ponto A e o corpo executa um movimento circular uniforme de centro A e raio L, sobre uma mesa horizontal sem atrito.

DETERMINE a maior velocidade que o corpo pode ter sem romper o fio.

QUEST�� 20 Um carro descreve MCU em uma pista plana e horizontal, de raio 100m, com velocidade 72

hkm

.

RESPONDA:

a) O carro está em equilíbrio? JUSTIFIQUE.

b) Qual a força que gera a força centrípeta necessária ao seu movimento?

c) CALCULE a força de atrito estático entre o solo e os pneus do carro, sendo 1 000kg sua massa.

Física


QUEST�� 21 (UFU /G) Um objeto é lançado verticalmente na atmosfera terrestre. A velocidade do objeto, a aceleração gravitacional e a resistência do ar estão representadas pelos vetores v

r, gr

e atritoFr

, respectivamente. Considerando apenas estas três grandezas físicas no movimento vertical do objeto, ASSINALE a alternativa correta. a)

b)

c)

d)

QUEST�� 22 O carro indicado na figura tem massa de 1 000Kg e passa pelo ponto A de uma lombada com velocidade de 36Km/h. Considere g = 10 m/s2.

a) CALCULE o valor da força centrípeta que atua no carro.

b) CALCULE o valor da reação normal da pista sobre o carro.

Física


QUEST�� 23 Uma atração muito popular nos circos é o "Globo da Morte", que consiste numa gaiola de forma esférica no interior da qual se movimenta uma pessoa pilotando uma motocicleta. Considere um globo de raio R = 3,6m. FAÇA um diagrama das forças que atuam sobre a motocicleta nos pontos A e C indicados na figura, sem incluir as forças de atrito. Para efeitos práticos, considere o conjunto piloto + motocicleta como sendo um ponto material. DETERMINE o ponto onde a motocicleta irá comprimir o globo com maior força. JUSTIFIQUE sua resposta.

CALCULE a velocidade mínima para que a motocicleta consiga completar a volta.

QUEST�� 24 O bloco da figura tem massa 20kg e está em repouso sobre um plano horizontal. O coeficiente de atrito

entre o bloco e o plano vale 0,2. Aplica-se ao bloco uma força horizontal Fr

de intensidade 60N:

Admitindo g = 10 m/s2, CALCULE: a) a intensidade da força de atrito.

b) a aceleração adquirida pelo bloco.

QUEST�� 25 Um bloco de 2kg é puxado sobre uma superfície horizontal conforme mostra a figura abaixo. Baseando-se nas informações representadas, podemos afirmar que o valor da força resultante e da força de atrito é respectivamente: (g = 10m/s2)

Física


QUEST�� 26 Um corpo de massa 2,0Kg em repouso é puxado sobre uma superfície horizontal, por uma força de 8N, conforme a figura. Considere µe = 0,5, µc = 0,2 e g = 10 m/s2. RESPONDA: a) VERIFIQUE se a força coloca em movimento o corpo.

JUSTIFIQUE sua resposta.

b) Na condição apresentada, qual a força de atrito entre o corpo e o solo? JUSTIFIQUE sua resposta.

QUEST�� 27 Um corpo de massa 10Kg está apoiado sobre uma superfície horizontal. Esse corpo sofre a ação de uma força horizontal de 15N. Considere o coeficiente de atrito estático igual a 0,20, o coeficiente de atrito cinético igual a 0,15 e a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2. Qual a força de atrito que a superfície está exercendo no corpo?

QUEST�� 28 (Fuvest) O gráfico velocidade contra tempo, mostrado adiante, representa o movimento retilíneo de um carro de massa m=600kg numa estrada molhada. No instante t = 6s o motorista vê um engarrafamento à sua frente e pisa no freio. O carro, então, se movimenta na pista até parar completamente. Despreze a resistência do ar. Considere g = 10m/s2. Qual é o coeficiente de atrito entre os pneus do carro e a pista?

QUEST�� 29 (A)he-bi /2ru-bi SP) Suponha que durante um salto em queda livre, uma pessoa fique sujeita apenas à ação de duas forças de sentidos opostos: seu peso, que é constante, e a força de resistência do ar, que varia conforme a expressão RAR = k ⋅ v2, sendo k uma constante e v a velocidade da pessoa. Dessa forma, durante o salto, uma pessoa pode atingir uma velocidade máxima constante, denominada velocidade terminal.

Imagem disponível em: <revolucaodigital.net.>

(Adaptado.) Na situação mostrada pela figura, considere que o peso da pessoa seja 750N e que sua velocidade terminal seja 50m/s. É CORRETO afirmar que a constante k, em N ⋅ s2/m2, nessa situação, vale a) 0,35. b) 0,25. c) 0,50. d) 0,40. e) 0,30.

Física


QUEST�� 30 A figura 1 mostra um bloco em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. Nesse caso, a superfície exerce sobre o bloco uma força F1. A figura 2 mostra o mesmo bloco deslizando, com movimento uniforme, descendo uma rampa inclinada em relação à horizontal segundo a reta de maior declive. Nesse caso a rampa exerce sobre o bloco uma força F2. Compare F1 e F2 e verifique se F1 < F2, F1 = F2 ou F1 > F2 . JUSTIFIQUE sua resposta.

QUEST�� 31 Um bloco de chumbo de massa M desce um plano inclinado sem atrito, conforme mostra a figura. Se um outro bloco, também de chumbo, com massa M/2 fosse colocado no mesmo plano inclinado com as mesmas condições (sob o mesmo ângulo), sua aceleração seria maior, menor ou igual? JUSTIFIQUE sua resposta.

QUEST�� 32 Um homem puxa uma caixa para cima sobre um plano inclinado, com velocidade constante. Considere desprezível o atrito entre a caixa e a rampa. RESPONDA: Dados: � = 40º

cos = 0,8 sen = 0,6 m(caixa) = 2kg a) Qual o módulo da força F

r aplicada pelo homem na corda?

b) Caso o homem fosse descer a caixa pela rampa, com velocidade constante, a força que ele

exerceria na corda seria maior, menor ou igual àquela calculada na letra a? (JUSTIFIQUE sua resposta).

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QUEST�� 33 Um objeto é abandonado no ponto A da figura, atingindo, no ponto B, a velocidade limite(terminal) de queda. Analisando o movimento do objeto, RESPONDA:

a) Entre A e B a aceleração de queda do objeto aumenta, diminui ou não varia? E a velocidade?

(JUSTIFIQUE sua resposta

b) Qual é o tipo de movimento do objeto a partir do ponto B? JUSTIFIQUE sua resposta. QUESTÃO 34 (UFMG – Modificada) Durante um voo, um avião lança uma caixa presa a um para-quedas. Após esse lançamento, o para-quedas abre-se e uma força R, devida à resistência do ar, passa a atuar sobre o conjunto – caixa e para-quedas. Considere que o módulo dessas forças é dado por R = b v, em que b é uma constante e v é o módulo da velocidade do conjunto. Observa-se que, depois de algum tempo, o conjunto passa a cair com velocidade constante. a) O trecho, após o lançamento até o instante em que o conjunto atinge a velocidade constante, pode

ser classificado como uniformemente acelerado? JUSTIFIQUE sua resposta.

b) Com base nessas informações, EXPLIQUE por que, depois de algum tempo, o conjunto passa a cair com velocidade constante.

c) Considere que a massa do conjunto é 60kg e a sua velocidade final é 10m/s. CALCULE a constante de proporcionalidade b.

QUEST�� 35 Um bloco de massa m = 4,0kg é impulsionado sobre um plano inclinado com velocidade inicial v0 = 15m/s, como mostra a figura. Ele desliza em um movimento descendente por uma distância L = 5,0m, até parar. CALCULE o módulo da força resultante que atua no bloco, ao longo da descida, em Newtons.

Física


QUEST�� 37 Um plano inclinado tem ângulo de máximo aclive igual a 30º, como indicado na figura. Uma força F

r,

aplicada na direção de máximo aclive com o sentido de subida no plano inclinado, empurra um bloco de massa m = 1,0kg, que sobe na direção e sentido da força F

r.

Sabendo que o módulo de F

r é 10N e considerando o módulo da aceleração da gravidade como 10m/s2,

concluímos que a aceleração do bloco tem módulo igual a: a) 20 m/s2; b) 15 m/s2; c) 10 m/s2; d) 5,0 m/s2; e) 0,0 m/s2.

QUEST�� 38 Um bloco desliza, com atrito, sobre um hemisfério e para baixo. Qual das opções abaixo melhor representa todas as forças que atuam sobre o bloco? a)

b)

c)

d)

e)

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