Exercícios Resolvidos de Segunda Lei de Newton

Em qual dos exemplos abaixo a segunda lei de Newton na forma F r = m a não é válida?

(a) Movimento da lua em torno da Terra;

(b) Queda livre de um objeto sólido;

(c) Movimento de rotação da terra em torno do seu eixo;

(d) Lançamento de um foguete;

(e) Movimento oscilatório de um pêndulo;

Passo 1

A segunda lei de Newton é essa aqui, né:

F r → = m a →

Beleza, ela relaciona a força que age num corpo com uma aceleração,e essa aceleração tem que ser a mesma para todos os pontos do corpo, além de ter a mesma direção e sentido da força. Essa aceleração é a famosa aceleração do centro de massa do corpo

A segunda lei de newton descreve o movimento de translação do centro de massa de corpos

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Vamos analisar essas alternativas:

(a) Movimento da lua em torno da Terra;

A lua é o corpo que sofre a força da atração gravitacional da Terra, e por isso ela tem um movimento de translação em torno da Terra.

Então tudo certo aqui!

Passo 3

(b) Queda livre de um objeto sólido;

De novo, o corpo tá sofrendo a atração gravitacional e seu centro de massa está transladando, no caso de uma posição mais alta para uma posição mais baixa.

Show??! Tudo certo aqui também!

Passo 4

(c) Movimento de rotação da terra em torno do seu eixo;

Nesse movimento temos um eixo fixo, e todos os pontos da Terra giram ao redor desse eixo. O centro de massa tá em cima do eixo, então, considerando a Terra como um ponto a aceleração do CM é a aceleração de todo mundo.

Passo 5

(d) Lançamento de um foguete;

O foguete tá sofrendo a força de atração da Terra, por isso que ele tem motores tão potentes! E pra vencer a força de atração da terra, os foguetes têm que gastar MUITO combustível... E, se o foguete está perdendo muito combustível, significa que ele tá cada vez mais leve, certo?! Isso é um problemão pra gente aqui!!

A segunda lei de Newton na forma que a gente aprendeu até aqui só funciona quando os corpos tem massa constante e, portanto, essa alternativa é falsa. Pode marcar letra d) sem medo!

Obs: por curiosidade, o conceito de massa variável vai ser discutido na teoria da relatividade especial...

Passo 6

(e) Movimento oscilatório de um pêndulo;

Se a gente soltar um pêndulo da horizontal, ele vai oscilar justamente porque a atração da gravidade força ele a ir pra baixo. Como ele tá amarrado em um fio, ele vai ficar indo e voltando. E depois vai parar no ponto mais baixo da trajetória. Porque a força de atração da Terra tá puxando ele pra baixo.

Tudo certo aqui também.

Maravilha!!

Resposta

Alternativa D

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