1ª Lei de Newton

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Teoria

Opa, tudo bem? Vamos escrever uma matemática aqui embaixo: (basta apertar ‘ALT + =’ )

Exercícios Resolvidos

Exercício Resolvido #1

Baseando-se na primeira Lei de Newton, assinale a alternativa correta:

  1. Se estivermos dentro de um ônibus e deixarmos um objeto cair, esse objeto fará uma trajetória retilínea em relação ao solo, pois o movimento do ônibus não afeta o movimento de objetos em seu interior
  2. Quando usamos o cinto de segurança dentro de um carro, estamos impedindo que, na ocorrência de uma frenagem, sejamos arremessados para fora do carro, em virtude da tendência de permanecermos em movimento
  3. Quanto maior a massa de um corpo, mais fácil será alterar sua velocidade.
  4. O estado de repouso e o de movimento retilíneo independem do referencial adotado.

Passo 1

Faaaala meus queridos, vamos para cima da Primeira Lei de Newton para ficar fera nesse assunto!

Vamos lá então!

A primeira coisa que vamos fazer aqui é relembrar quem é a Primeira Lei de Newton, ela diz que:

“Um corpo em repouso tende a permanecer em estado de repouso e um corpo em movimento uniforme em uma linha reta, tende a permanecer em movimento constante (a menos que uma força atue sobre ele).”

Show, agora que a gente já refrescou a primeira lei na mente vamos começar vendo as opções 😊 UHUL!

Passo 2

Começando pela letra a), temos que

  1. Se estivermos dentro de um ônibus e deixarmos um objeto cair, esse objeto fará uma trajetória retilínea em relação ao solo, pois o movimento do ônibus não afeta o movimento de objetos em seu interior
  2. Hmmm, se você (como eu) é desastrada e já derrubou alguma coisa em ônibus tem muita vontade de marcar essa como verdadeira de cara porque cai retinho para baixo mesmo, mas ela é FALSA. “E como assim falsa, eu vi com meus próprios olhos?!”

    Vou te explicar aqui: quando a gente derruba o objeto, tanto a gente quanto o objeto estamos no mesmo movimento do ônibus, então quando ele cai, ele cai em movimento retilíneo em relação ao ônibus. Mas, no enunciado ele pede em relação ao solo, nesse caso ele não cai em movimento retilíneo, e sim em uma curva (pra baixo pelo peso e para o lado porque o ônibus está em movimento)

    Passo 3

    Show, agora vamos para letra b)

  3. Quando usamos o cinto de segurança dentro de um carro, estamos impedindo que, na ocorrência de uma frenagem, sejamos arremessados para fora do carro, em virtude da tendência de permanecermos em movimento
  4. De acordo com a primeira Lei de Newton, os objetos em movimento retilíneo uniforme tendem a continuar em movimento caso não haja nenhuma força atuando sobre eles conforme vimos lá no primeiro passo. Então, quando o carro freia bruscamente o nosso corpo (que está em movimento) tende a continuar no movimento pela inércia, só que o cinto segura a gente. Nesse caso, a força que atua sobre o corpo é o cinto de segurança.

    Verdadeira

    Passo 4

    Como estamos aqui para aprender, vamos continuar analisando as próximas opções

  5. Quanto maior a massa de um corpo, mais fácil será alterar sua velocidade.
  6. Falsa né, imagina que você tem duas opções, ter que parar um carrinho de compras à 5   m / s ou um caminhão de lixo na mesma velocidade? Hehe um carrinho né, quanto menor a massa de um corpo, mais fácil de parar ele (alterar a sua velocidade).

    Passo 5

  7. O estado de repouso e o de movimento retilíneo independem do referencial adotado.

Opa, essa daí é meio esquisita, imagina que você e sua amiga estão andando de carro, se você olha só pra sua amiga, ela está paradinha sentada no banco. Mas seu amigo que está na esquina esperando a carona está vendo vocês se movendo. Ou seja, pra você que tá no carro com ela (seu referencial) ela está parada, enquanto pro seu amigo (no referencial dele) ela está se aproximando.

Então depende sim do referencial 😊

Falsa.

Resposta

  1. Quando usamos o cinto de segurança dentro de um carro, estamos impedindo que, na ocorrência de uma frenagem, sejamos arremessados para fora do carro, em virtude da tendência de permanecermos em movimento

Exercício Resolvido #2

Um elevador de massa 100   k g desce com velocidade constante de 5   m / s . Qual será a tração no cabo que o sustenta quando vazio? Considere g = 10   m / s 2

  1. 950   N
  2. 1000   N
  3. 1005   N
  4. 1050   N
  5. 995   N

Passo 1

Faaaala gente bonita! Vamos pra cima dessa questão sobre a Primeira Lei de Newton.

Bom, o enunciado dá pra gente algumas informações:

m = 100   k g

g = 10   m / s 2

v = 5   m / s

Beleza, a primeira coisa que vamos fazer é o diagrama de forças pra entender o que está acontecendo, se liga aqui:

Passo 2

Show de bola, além dessas informações que a gente viu, o enunciado dá uma dica MUUUITO importante! Que é essa daqui:

“... com velocidade constante...”

A velocidade pouco importa pra gente, o que importa mesmo é que ela é constante e isso quer dizer que a aceleração é zero, a aceleração ser zero implica que a força resultante também seja zero.

E a força resultante é nada mais nada menos que a soma das forças presentes no nosso diagrama,

F R → = P → + T →

0 = P → + T →

Mas repare que essa soma é uma soma vetorial (por isso tem uma setinha em cima das letras 😉), temos que levar em consideração a direção e o sentido!

A direção delas são iguais (vertical), já o sentido tem uma para cima e outra para baixo.

Temos que adotar um referencial, vamos escolher pra cima como positivo, então o vetor que aponta pra cima T → vai ser acompanhado pelo sinal + enquanto o vetor que aponta pra baixo P → vai ser acompanhado pelo sinal

0 = - P + T

fazendo isso não precisamos mais das setinhas em cima das letras, pois vamos trabalhar com as intensidades das forças (módulos)

Passando esse - P   pro outro lado, vamos ficar com

P = T

Maravilha, já sabemos que o valor do peso e da tração são iguais!

Passo 3

Beleza pura, agora é só acharmos o valor do peso, já que o enunciado nos fornece a massa e a gravidade! 😊

P = m ⋅ g

P = 100 ⋅ 10

P = 1000   N

Como P = T   , temos que

T = 1000   N

Resposta

b) T = 1000   N  

Exercício Resolvido #3

Julgue as afirmações abaixo:

  1. Se um corpo sob a ação de várias forças está em equilíbrio, então esse corpo só pode estar em repouso.
  2. Um corpo permanece em movimento retilíneo uniforme ou em repouso apenas quando não existe nenhuma força atuando sobre ele.
  3. Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é nula, esse corpo permanece em repouso ou em movimento uniforme em qualquer direção.
  4. Um objeto sob a ação de várias forças está em equilíbrio, isso significa que ele pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Passo 1

Opa, e ai gente bonita! Vamos para mais uma questão sobre a Primeira Lei de Newton!

Vamos começar analisando a letra a):

  1. Se um corpo sob a ação de várias forças está em equilíbrio, então esse corpo só pode estar em repouso.
  2. Opa, parece certo né? Mas é pe-ga-di-nha! Esse tá acabando com a verdade, quando temos um corpo em equilíbrio ele pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

    Falsa

    Passo 2

    Show, vamos para letra b) então!

  3. Um corpo permanece em movimento retilíneo uniforme ou em repouso apenas quando não existe nenhuma força atuando sobre ele.
  4. Essa daí é faaaalsa também, um corpo permanece em movimento retilíneo uniforme ou repouso quando a força resultante que atua sobre ele é nula.

    Vou dar um exemplo para ficar claro o que esse lance da força resultante.

    Imagine que um paraquedista pula do avião e abre seu paraquedas, em um determinado momento sua velocidade de queda se torna constante, mas ainda existem algumas forças atuando nele, a força peso (sempre apontando para baixo) e uma força de resistência do ar (apontando para cima para não deixar o paraquedista cair que nem um tijolo). Com isso, conseguimos ver que mesmo algumas forças atuando no conjunto, ainda assim é possível ter um movimento retilíneo e uniforme, desde que a força resultante é zero.

    Passo 3

    Beleza, vamos para a c) agora.

  5. Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é nula, esse corpo permanece em repouso ou em movimento uniforme em qualquer direção.
  6. Opa, essa daí parece ser verdade verdadeira, mas tem um pontinho importante que faz com que ela seja falsa. Vamos ver o que fala a primeira Lei de Newton

    “Um corpo em repouso tende a permanecer em estado de repouso e um corpo em movimento uniforme em uma linha reta, tende a permanecer em movimento constante (a menos que uma força atue sobre ele).”

    Opa, a diferença é que o movimento tem que ser em uma linha reta e não em qualquer direção, então é por isso que é falsa.

    Passo 4

  7. Um objeto sob a ação de várias forças está em equilíbrio, isso significa que ele pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Opa, essa é verdade verdadeira!

Resposta

d) Um objeto sob a ação de várias forças está em equilíbrio, isso significa que ele pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Exercício Resolvido #4

A imagem mostra um garoto sobre um skate em movimento com velocidade constate que, em seguida, choca-se com um obstáculo e cai.

A queda do garoto justifica-se devido à(ao):

  1. Princípio da inércia
  2. Ação de uma força externa
  3. Princípio da ação e reação
  4. Força de atrito exercida pelo obstáculo

Passo 1

Opa, tudo certinho? Vamos para mais uma questão sobre a primeira lei de Newton.

Vamos começar analisando o enunciado:

Bom, nosso amiguinho coitado sofreu com a Física, estava ele andando de skate (o enunciado nos disse que com velocidade constante) encontra uma pedra (o obstáculo) e cai de cara no chão, tadinho.

Passo 2

Show, agora vamos ver o porquê isso aconteceu, temos algumas opções no enunciado, mas antes de analisá-las vou contar a triste história desse menino:

Lá estava ele andando de skate sem preocupações, ninguém empurrava ele, ninguém segurava ele, estava tudo em perfeito equilíbrio. Até que uma pedra safada foi e atrapalhou esse equilíbrio, fazendo o que? Freando bruscamente o skate dele.

O menino que estava em movimento retilíneo uniforme não parou junto com o skate, até porque a pedra safada só parou o skate. Então, de acordo com a Primeira Lei de Newton (ou Princípio da Inércia) o menino continuou (dessa vez sem seu lindo skate) no seu movimento retilíneo uniforme, porque nenhuma força o atrapalhou, até encontrar com a cara no chão e quebrar os dois dentes da frente.

Fim.

Pela história contada, vimos que a opção é a letra a) Princípio da Inércia

Resposta

  1. Princípio da inércia

Exercício Resolvido #5

Um automóvel viaja com velocidade constante de 72   k m / h em trecho retilíneo de estrada. Pode-se afirmar que a resultante das forças que agem sobre o veículo:

  1. É igual à força de atrito que age sobre o veículo
  2. É nula
  3. Nunca será nula
  4. É desconhecida pois há falta de dados.

Passo 1

Faaaala aí gente bonita! Vamos começar com nossos estudos sobre a Primeira Lei de Newton!

A primeira lei de Newton diz que:

Um corpo em repouso tende a permanecer em estado de repouso e um corpo em movimento uniforme em uma linha reta, tende a permanecer em movimento constante (a menos que uma força atue sobre ele).

Passo 2

Show, mas como a gente aplica isso no nosso enunciado? Bom tem uma partezinha no enunciado que é tão importante que eu vou destacar aqui pra você:

“... com velocidade constante ...”

E por que isso é tão importante?

Essa informação é a dica que o enunciado dá pra gente para dizer que a aceleração é nula “tá e daí?”.

Bom, quando temos a velocidade nula, a nossa força resultante é nula também, vou te dar o bizu da segunda lei de newton agorinha, temos que:

F R = m ⋅ a

Então se a aceleração é nula, a força também é

F R = 0

Como não tem nenhuma força de fora atuando sobre nosso sistema, o corpo tende a ficar no estado de inércia dele (que no caso é o movimento constante) 😊

E isso é dito na opção b )

Resposta

b) É nula

Exercício Resolvido #6

Sob a ação de duas forças, uma partícula se move com velocidade constante v → = 3 m s i ^ - 4 m s j ^ . Uma das forças é F 1 → = 2   N i ^ + - 6   N   j ^ . Qual é a outra?

Passo 1

Faaala aí! Vamos partir pra cima dessa questão sobre a Primeira Lei de Newton

Se liga, a parte mais importante do enunciado é a que diz que a partícula se move com velocidade constante. Com isso, a aceleração vale zero. “E que que isso tem a ver com lei de Newton?” vou já te dar um bizu aqui, podemos calcular a força resultante desse jeitinho aqui:

F R = m ⋅ a

Então, se a = 0 , temos que

F R = m ⋅ 0

F R = 0

Então descobrimos que a resultante das forças que age no corpo é nula.

E sabendo disso, a primeira lei de Newton nos confirma que:

∑ T o d a s   a s   f o r ç a s = 0

Passo 2

Usando então a primeira lei:

∑ T o d a s   a s   f o r ç a s = 0

F 1 → + F 2 → = 0

Jogando F 1 → para o outro lado, temos qe:

F 2 → =   - F 1 →

Como é F 1 → = 2   N i ^ + - 6   N   j ^

F 2 → = - 2   N i ^ + - 6   N   j ^

Esse sinal de menos vai mudar o sinal de todo mundo que está dentro dos colchetes.

E então encontramos a força que procurávamos:

F 2 → = - 2   N i ^ + 6   N j ^

Fica ligado que a velocidade pouco importa nesse caso, o importante é que a aceleração vale zero!!

Vamos continuar praticando pra ficar fera!

Resposta

F 2 → = - 2   N i ^ + 6   N j ^

Exercício Resolvido #7

Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado?

  1. Mais alto
  2. Mais baixo
  3. Mais alto se o elevador está subindo, mais baixo se descendo
  4. Mais baixo se o elevador estiver descendo e mais alto se descendo
  5. Exatamente do mesmo modo

Passo 1

Faaaaaaaala aí! Vamo que vamo para mais uma questão sobre a Primeira Lei de Newton!

Bom, a situação do enunciado diz pra gente que um homem está jogando dardos dentro do elevador e, caso o elevador suba ou desça em movimento retilíneo uniforme, pergunta para onde esse homem deve jogar os dardos para continuar acertando o centro do alvo.

Passo 2

Beleza, vamos ver quem é a primeira Lei de Newton!

“Um corpo em repouso tende a permanecer em estado de repouso e um corpo em movimento uniforme em uma linha reta, tende a permanecer em movimento constante (a menos que uma força atue sobre ele).”

Bom, como o elevador está em movimento, o sistema todo ( e l e v a d o r + h o m e m + d a r d o ) está em movimento, porque o homem e o dardo estão dentro do elevador. Maaaas o enunciado diz pra gente que o elevador se move com um movimento retilíneo uniforme, ou seja, não há nenhuma aceleração e consequentemente a força resultante é zero.

Esse é o pulo do gato da questão, como o sistema está em equilíbrio, o dardo vai se comportar exatamente igual como se o elevador estivesse em repouso!

Então o homem precisa jogar exatamente do mesmo modo com o elevador parado, subindo ou descendo (de maneira retilínea e uniforme tá?)

Portanto a resposta é:

e) Exatamente do mesmo modo

Resposta

e) Exatamente do mesmo modo

Exercício Resolvido #8

Um avião está voando horizontalmente em linha reta. Listamos a seguir as forças que atuam sobre ele:

  • Peso P → (para baixo)
  • A sustentação F s → (para cima)
  • A força de propulsão F P → (para frente)
  • A resistência do ar R a r → (para trás)

Qual das opções abaixo relaciona corretamente os módulos dessas forças, se o movimento é constante?

  1. P → = F s → e F P → = R a r →
  2. P → = F s → e F P → > R a r →
  3. P → > F s → e F P → > R a r →
  4. P → > F s → e F P → = R a r →
  5. P → = F s → e F P → < R a r →

Passo 1

Opa, fala aí! Vamos resolver uma questão sobre a primeira lei de Newton!

O enunciado diz pra gente que o avião está voando horizontalmente em linha reta, ou seja, isso daqui:

Show, vamos fazer então o diagrama de forças de acordo com o enunciado, ficamos com isso daqui:

Passo 2

Show, vamos analisar então, como ele está se movendo somente na horizontal, temos que as forças verticais são iguais, ou seja,

P → = F S →  

Show, mas ainda falta as outras duas forças!

Olhando para as forças na horizontal, precisamos saber quem é maior. Como o avião está se movendo para direita, aparentemente a força F p → é maior que R a r → .

Pera, pera, pera!!! Devagar na louça, pequeno gafanhoto. O enunciado também diz que o movimento é constante, ou seja, sua velocidade é constante. Então, como a velocidade é constante, o avião não tem aceleração e, com isso, a força resultante sobre ele tem que ser zero!

Sento assim, as forças na horizontal também têm que se anular

F p → = R a r →

A opção que tem essas duas afirmativas é

a)   P → = F s → e F P → = R a r →

Resposta

a)   P → = F s → e F P → = R a r →

Exercício Resolvido #9

De acordo com a Dinâmica, dizemos que um corpo está em equilíbrio quando:

a) sua velocidade é nula

b) seu movimento é retilíneo

c) sua aceleração é constante

d) sua aceleração é nula

e) o módulo da força resultante sobre o corpo é maior que zero

Passo 1

Opa, tudo certinho? Vamos pra mais uma questão sobre a primeira lei de Newton!

Vimos na teoria que um corpo está em equilíbrio quando a força resultante for igual a zero, ou seja a aceleração é igual a zero também. E isso acontece em dois casos:

  • Corpo está parado
  • Corpo está em um movimento retilíneo uniforme ( v = c o n s t a n t e )

Nesse caso, dizemos que o seu equilíbrio é dinâmico, pois a sua aceleração é igual a zero.

Dessa forma, quando a aceleração de um corpo é nula, ele se encontra em equilíbrio! Show!

Resposta

d) sua aceleração é nula

Exercício Resolvido #10

Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea horizontal com velocidade constante. No interior do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica que ele está na vertical. Com relação a este fato podemos afirmar que:

  1. Não há nenhuma força que age sobre a pedra
  2. Se a massa da pedra fosse maior, haveria inclinação no fio
  3. Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus
  4. Se a velocidade do ônibus fosse variável, o fio não estaria na vertical

Passo 1

Faaaaaala galerinha, tudo certinho? Vamos para mais uma questão sobre a Primeira Lei de Newton!

Bora analisar as nossas opções, vamos começar com a letra a)

  1. Não há nenhuma força que age sobre a pedra
  2. Vamos lá, essa é falsa né? Temos o peso da pedra atuando, então matamos essa tranquilinho 😊 Só pra constar, como a pedra está suspensa por um fio, tem uma força de tração também atuando.

    Passo 2

  3. Se a massa da pedra fosse maior, haveria inclinação no fio
  4. Bom, a pedra está na vertical, se o ônibus continua com a velocidade constante temos, pela primeira lei de Newton, que o corpo vai continuar no natural dele, vai obedecer a sua inércia até que uma força atue sobre ele.

    Falsa.

    Passo 3

  5. Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus
  6. Falsa também, pela inclinação do fio podemos determinar a aceleração que no caso do fio vertical, a aceleração vale zero porque é um movimento retilíneo uniforme

    Passo 4

  7. Se a velocidade do ônibus fosse variável, o fio não estaria na vertical

Blim blim blim, verdadeira. A velocidade do ônibus variável indica que há uma aceleração atuando e, quando isso ocorre, o fio se move para trás caso o ônibus acelere ou para frente caso o ônibus dê uma freada, de acordo com o princípio da inércia

Resposta

d) Se a velocidade do ônibus fosse variável, o fio não estaria na vertical