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Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica

 

Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica

 

Ao contrário da primeira lei de Newton que​​ justifica​​ o que ocorre com um corpo quando a força resultante que age sobre ele for nula, esta segunda lei de Newton​​ explica o que​​ acontece​​ com esse​​ corpo quando​​ a resultante das forças que agem sobre ele​​ não for nula.

Podemos​​ definir o Princípio Fundamental da Dinâmica​​ ou​​ segunda lei de Newton do​​ seguinte

modo:

Essa constante de proporcionalidade (m), que é característica de cada corpo recebe o nome​​ de

massa inercial​​ ou​​ simplesmente massa e​​ corresponde​​ à medida da inércia do corpo,​​ ou seja, da​​ resistência​​ que o corpo oferece à​​ variação​​ do​​ vetor velocidade.

Observe na lei fundamental da Dinâmica​​ (F = m.a) que,​​ quanto maior a massa​​ do corpo, maior será sua inérciaou seja, devemos aplicar uma força resultante maior​​ para acelerar​​ ou​​ retardar um​​ 

caminhão​​ carregado​​ (maior massa) do que o​​ mesmo caminhão descarregado​​ (menor massa).

 

Unidades e significado de força no sistema internacional de unidades (SI):

 

 

O que você deve saber, informações e dicas

 

​​ massa​​ uma grandeza escalar, positiva e invariável​​ para cada corpo​​ não dependendo do lugar onde ele se encontra.

 A força  da expressão é a força resultante,​​ que é a soma vetorial de todas as forças​​ 

que​​ agem sobre o corpo.

 

Exemplos:

 Se a trajetória​​ for​​ retilínea a força resultante​​ ​​ e a​​ aceleração​​ ​​ tem sempre a​​ mesma direção que a velocidade,​​ mas podem ter​​ sentidos opostos​​ (vide​​ figuras abaixo)

Lembre-se de que o deslocamento do corpo​​ e sua velocidade vetorial são sempre coincidentes.

 

 

Equações da​​ Cinemática que em muitos exercícios são utilizadas como complementos da Segunda Lei de Newton

 

​​ Pela segunda lei de Newton se a força peso​​ P​​ for a​​ força​​ resultante​​ F sobre o​​ corpo, temos, em intensidade:

 

Exercícios de vestibulares​​ com resolução comentada​​ sobre o​​ Princípio​​ Fundamental da Dinâmica ou segunda lei de Newton

 

01-​​ (ETEC - SP) 

Na​​ figura​​ que se segue estão representadas as​​ únicas forças​​ que agem no​​ bloco homogêneo​​ de​​ massa igual a 2 kg.

Considere:

O valor do​​ módulo​​ da​​ aceleração​​ que o​​ bloco​​ adquire, em​​ ,​​ vale

a)​​ 1,25

b)​​ 2,50

c)​​ 3,75

d)​​ 4,35

e)​​ 5,15

Resolução:

Cálculo da​​ intensidade da resultante F​​ dessas​​ duas forças aplicando o teorema de​​ Pitágoras​​  ​​​​ 

R- A

 

02-​​ (fisicaevestibular) 

Determine a​​ intensidade, direção e sentido​​ do​​ vetor aceleração​​ de​​ cada corpo​​ a​​ seguir,​​ sendo​​ 

fornecidas as​​ massas e as forças​​ aplicadas em​​ cada um:

Resolução:​​ Lembre-se de que ao​​ aplicar a segunda lei de​​ Newton​​ a​​ força utilizada​​ deve ser a​​ força resultante​​ (soma vetorial de todas as forças que agem sobre o corpo).

(resultante da soma dessas duas):

Então teremos:

 

03- (UEL - PR) 

Considere a​​ figura a seguir​​ que representa​​ três forças​​ aplicadas a um​​ mesmo corpo​​ cuja massa é​​ 

​​ m = 5,0 kg.

Calcule o​​ módulo​​ (intensidade),​​ direção e sentido da aceleração​​ adquirida pelo corpo.

Resolução:

Aplicando o​​ teorema de Pitágoras​​ no​​ triângulo retângulo​​ da​​ última figura​​ acima:

 

04- (PUC - BA) 

A​​ figura abaixo​​ representa um​​ gráfico​​ do​​ módulo (F) da força​​ aplicada a um corpo, em função de sua​​ aceleração (a).

O que​​ representa​​ o​​ coeficiente angular,​​ ou​​ inclinação da reta​​ do​​ gráfico?

a) a​​ massa​​ do corpo
b) a​​ 
velocidade​​ do corpo
c) o​​ 
espaço percorrido​​ pelo corpo
d) a​​ 
quantidade de movimento​​ do corpo
e) a​​ 
energia cinética​​ do corpo.

Resolução:

R- A

 

05-​​ (UNESP​​ -​​ SP) 

Resolução

R- B

 

06-​​ (UECE​​ -​​ CE) 

Uma​​ única força​​ agindo sobre uma​​ massa de 2,0 kg​​ fornece a esta uma​​ aceleração​​ 

de 3​​ .

A​​ aceleração,​​ em​​ , produzida pela​​ mesma força​​ agindo sobre uma​​ massa de 1 kg​​ é

a)​​ Zero.                              

b)​​ 1,5.                                 

c)​​ 3,0.                                       

d)​​ 6,0.

Resolução: 

R- D

 

07-​​ (FUVEST​​ -​​ SP) 

Uma força de 1newton​​ (1N) tem a ordem de grandeza​​ do​​ peso de:

a) um​​ homem adulto

b) uma​​ criança recém-nascida

c) um​​ litro de leite

d) uma​​ xicrinha cheia de café

e) uma moeda

Resolução:

R- D

 

08-​​ (UFMG​​ -​​ MG) 

O​​ gráfico abaixo​​ representa a​​ velocidade​​ em função do​​ tempo,​​ de uma​​ partícula​​ de massa​​ m​​ =​​ 2​​ kg,​​ que se desloca em​​ linha reta.

Qual dos​​ gráficos​​ representa melhor​​ o​​ módulo da força resultante​​ que​​ atuou​​ na​​ partícula​​ durante os​​ 5​​ s de seu movimento?

Resolução: 

R- A

 

09-​​ (PUC​​ -​​ PR) 

A​​ aceleração​​ adquirida​​ por um​​ automóvel​​ é de​​ 1,5​​  e a​​ força resultante​​ que​​ age​​ sobre ele é​​ 

3​​ 000 N.

Com​​ base​​ nessas​​ informações,​​ analise​​ as​​ proposições:

I.​​ A​​ massa​​ do automóvel é igual​​ a 2​​ 000 kg.

II.​​ A​​ massa​​ do automóvel é igual​​ a 4​​ 500 N.

III.​​ Se o automóvel​​ partir do repouso, após​​ 4 segundos​​ sua​​ velocidade​​ será igual a​​ 6 m/s.

IV.​​ Se o automóvel​​ partir do repouso, após​​ 2 segundos​​ terá percorrido um​​ espaço igual a 1,5 metros.

V.​​ Se quisermos​​ reduzir a aceleração à metade,​​ basta​​ dividirmos por dois​​ a intensidade da​​ força aplicada.

Estão corretas:

a)​​ apenas I e II.

b)​​ apenas I e III.

c)​​ I, III e V.

d)​​ I, II e IV.

e)​​ II, III e V.

Resolução:

R – C

 

10-​​ (UFRS​​ - RS) 

Para um​​ observador​​ inercial, um​​ corpo​​ que​​ parte do repouso,​​ sob ação exclusiva de uma​​ força​​ 

constante,​​ adquire a​​ velocidade​​ ​​ de módulo 5 m/s após​​ certo intervalo de tempo.​​ 

Qual seria,​​ para o​​ mesmo observador,​​ o​​ módulo da velocidade​​ adquirida pelo​​ corpo, após​​ o mesmo intervalo de tempo,​​ supondo que ele​​ já tivesse inicialmente a velocidade​​ V​​ e que a​​ força exercida sobre ele fosse 4F?

a)​​ 1,50 m/s

b)​​ 20 m/s

c)​​ 25 m/s

d)​​ 40 m/s

e)​​ 80 m/s ​​ ​​ ​​ ​​​​ 

Resolução:

R- C

 

11-​​ (UFF​​ -​​ RJ) 

Uma​​ pessoa​​ mediu, sucessivamente, as​​ acelerações​​ produzidas em​​ dois blocos, 1 e 2,​​ pelas correspondentes​​ forças resultantes​​ que sobre ele atuaram.​​ 

O​​ gráfico abaixo​​ expressa a​​ relação​​ entre as​​ intensidades dessas forças​​ e de suas respectivas​​ acelerações.

Se o​​ valor​​ da​​ massa​​ do​​ bloco 1 é igual a três quartos do valor da massa do bloco 2,​​ podemos afirmar que o​​ valor de​​  indicado no​​ gráfico é:

a)​​ 7,0

b)​​ 6,0

c)​​ 5,0

d)​​ 4,0

e)​​ 3,0

Resolução:

R- B

 

12-​​ (FGV​​ -​​ RJ)

A​​ figura abaixo​​ apresenta o​​ gráfico​​ do​​ módulo​​ da​​ velocidade​​ V​​ em função do​​ tempo t​​ de um​​ carro

com​​ 1000 kg de massa.

O​​ módulo da força resultante​​ que atua no​​ carro​​ e a​​ distância​​ por ele percorrida entre​​ t = 0 s e t = 5 s​​ são, respectivamente, iguais a

A.​​ 2000 N e 125 m       

B.​​ 2000 N e 50 m       

C.​​ 2000 N e 75 m        

D.​​ 10000 N e 125 m          

E.​​ 10000 N e 75 m

Resolução:

Em​​ todo gráfico​​ V x t​​ a​​ distância percorrida​​ ∆S​​ é numericamente igual à área​​ do trapézio​​ hachurada,​​ 

entre​​ 0 e​​ 5​​ s,​​ da​​ figura abaixo.

R- C

 

13-​​ (UNESP - SP)​​ 

 

Num​​ jato​​ que se desloca sobre uma​​ pista horizontal,​​ em​​ movimento retilíneo uniformemente​​ 

acelerado,​​ um​​ passageiro​​ decide​​ estimar a aceleração​​ do​​ avião.​​ 

Para isto, improvisa um​​ pêndulo​​ que,​​ quando suspenso, seu fio fica aproximadamente estável,​​ formando um​​ ângulo θ​​ = 25o com a​​ vertical​​ e em​​ repouso em relação ao avião.​​ 

Considere que o valor da​​ aceleração da gravidade no local​​ vale 10 m/s²,​​ e que​​ sen 25o = 0,42; cos 25o = 0,90; tan 25o = 0,47.​​ 

Das​​ alternativas,​​ qual fornece o​​ módulo aproximado da aceleração​​ do​​ avião​​ e​​ melhor representa​​ a​​ inclinação do pêndulo?

Resolução:

 Se o​​ avião​​ acelera para frente, por​​ inércia,​​ o​​ corpo​​ pendurado no fio tende a​​ ficar parado​​ em​​ relação à pista​​ e, portanto,​​ vai para trás em relação ao avião​​ com​​ o​​ fio inclinando-se​​ para a esquerda.

R- A

 

14-​​ (UNCISAL-AL) 

Sobre as​​ forças​​ que ocorrem​​ em​​ aviões​​ a jato,​​ são feitas as​​ afirmações a seguir:

I.​​ a​​ força resultante​​ sobre um​​ avião a jato,​​ lotado de passageiros, bagagens e tripulação, voando em​​ velocidade de cruzeiro, constante, em trajetória horizontal e retilínea,​​ é nula;

II.​​ imediatamente​​ após a decolagem,​​ enquanto​​ sobe,​​ a​​ força resultante​​ sobre o avião​​ é sempre vertical e dirigida para cima;

III.​​ após​​ pousar na pista,​​ para garantir​​ eficiência durante a frenagem,​​ a​​ força resultante​​ sobre o avião é,​​ necessariamente, mais intensa que seu peso.

Está​​ correto​​ o​​ contido em

a)​​ I, apenas.                    

b)​​ II, apenas.                    

c)​​ I e II, apenas.                     

d)​​ II e III, apenas.                       

e)​​ I, II e III.

Resolução: 

I.​​ ​​ Correta ​​ ​​ Princípio da Inércia ​​ ​​ ​​​​ se a​​ força resultante​​ sobre ele​​ é nula​​ e ele se move em linha reta,​​ independentemente​​ de sua massa,​​ ele tem que estar em equilíbrio dinâmico (MRU).

II. Correta ​​ se ele​​ sobe a força resultante​​ sobre ele​​ tem que ser para cima​​ de modo que​​ F = m.a.

III. Correta ​​   quanto​​ maior a força de compressão​​ com o​​ solo,​​ maior será a força de atrito.

R- E

 

15-​​ (FUVEST​​ -​​ SP) 

Resolução:

Aplicando a​​ lei fundamental da dinâmica​​  ​​​​ F = m.a​​ = 5.6 ​​  ​​​​ F = 30 N

 

 

Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica

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