escola secundária de casquilhos


ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS
FQA – Ficha 3 - Forças fundamentais, leis de Newton e Lei da gravitação
universal
11.º Ano | Turma A e B | 1 outubro 2014
NOME
___________________________________________
Nº __ Turma __
1. Associe um número da coluna 1 a uma letra da coluna 2 de modo a obter correspondências
corretas.
Coluna 1
I) Força nuclear forte (C)
II) Força eletromagnética (D)
III) Força nuclear fraca (B)
IV) Força gravitacional (A)
Coluna 2
A) força com que a Terra e a Lua se atraem.
B) responsável pelo decaimento de um protão num
neutrão.
C) força que une os quarks na formação de protões
e neutrões.
D) força de atrito.
2. Na Física contemporânea, todos os fenómenos podem ser descritos pelas quatro forças
fundamentais:
• a gravitacional, que atua entre corpos e partículas que possuem massa.
• a eletromagnética, que atua entre corpos e partículas que possuem carga elétrica.
• a nuclear forte, que atua entre protões e neutrões no interior do núcleo dos átomos.
• a nuclear fraca, que é responsável pelos processos de transformação de um protão em um
neutrão, ou vice-versa.
Assim sendo, uma reação química é uma manifestação:
(A)
(B)
(C)
(D)
X (E)
de uma combinação das forças gravitacional e eletromagnética.
da força gravitacional.
da força nuclear forte.
da força eletromagnética.
da força nuclear fraca.
3. Um camião puxa um reboque sobre uma estrada horizontal. Pode afirmar-se que a força
que o camião exerce sobre o reboque é, em módulo:
(A)
X (B)
(C)
(D)
(E)
igual à força que o reboque exerce no camião
simétrica da força que o reboque exerce no camião
igual à força que o reboque exerce sobre a estrada
igual à força que a estrada exerce sobre o reboque
igual à força que a estrada exerce sobre o camião
1
4. “A uma ação corresponde uma reação de igual módulo mas de sentido oposto”. Essa
afirmação corresponde à…
(A) primeira Lei de Newton
(B) segunda Lei de Newton
X (C) terceira Lei de Newton
(D) lei da Gravitação Universal
(E) lei da Inércia
5. De acordo com a Primeira Lei de Newton podemos afirmar:
X (A) Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se a
resultante das forças que atuam sobre ele for nula.
(B) Um corpo permanece em movimento apenas enquanto houver uma força a atuar sobre
ele.
(C) Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é igual a zero, esse corpo
somente pode estar em repouso.
(D) A inércia de um objeto é independente da sua massa.
(E) Uma partícula tende a permanecer em repouso se a sua aceleração for constante.
6. Observe atentamente as figuras e indique a força que corresponde a cada uma das frases
que se seguem:
(A) - Força exercida pela parede na mão da menina.
(B) - Força exercida no solo pelo pé da menina.
(C) - Força exercida pelo rapaz A no cordel.
(D) - Força exercida pelo cordel na mão do rapaz B.
7. Explique qual é a função do cinto de segurança de um carro, utilizando o conceito de
inércia.
De acordo com a lei da inércia qualquer corpo permanece no seu estado de repouso ou de
movimento retilíneo uniforme a não ser que uma força atue sobre ele. Assim, um corpo em
movimento tende a manter o seu estado de movimento e um corpo parado tende a permanecer
parado. Por isso, se estivermos dentro de um carro que se movimenta com uma certa velocidade e
o condutor tiver de efetuar uma travagem brusca, de acordo com a lei da inércia, o condutor
tenderia a manter o seu estado de movimento e consequentemente seria projetado contra o
volante. O cinto de segurança impede que isso aconteça.
2
8. Um foguete está com os motores ligados e movimenta-se no espaço, longe de qualquer
planeta. Em certo momento, os motores são desligados. O que irá ocorrer? Qual a lei física
que explica esse acontecimento?
A lei física que explica este acontecimento é a lei da inércia. Se os motores de propulsão
forem desligados a força de propulsão dos gases de escape deixa de existir e como estamos longe
de qualquer planeta também não atua nenhuma força gravítica no foguete. Então, de acordo com a
lei da inércia, o foguete tenderia a mover-se com a velocidade que tinha no momento em que os
motores foram desligados.
9. Considere a figura:
A intensidade das forças ,
e
são respetivamente 10 N, 15 N e 20 N. A massa do bloco
é 10 Kg.
a) Calcule a força resultante.
b) Calcule a aceleração.
c) Sabendo que o bloco estava inicialmente em repouso indique se o movimento é
uniformemente acelerado, uniformemente retardado ou uniforme. Justifique a sua
resposta.
a)
b)
c)
Se o bloco estava em repouso
=
+
+
=
e passou a deslocar-se no
sentido positivo, com
Fr = -F1 + F2 + F3
Fr = m × a
aceleração constante, então
-2
a=
= 2,5 ms
podemos afirmar que o
Fr = -10 +15 + 20 = 25 N
movimento do bloco passou a
ser retilíneo uniformemente
acelerado no sentido positivo
da trajetória.
10. Um halterofilista levanta um peso de 160 kg desde o solo até uma altura de 2,20 m.
a) Determine o trabalho da força aplicada pelo halterofilista durante essa tarefa?
b) Determine o trabalho realizado pela força gravítica do peso elevado.
a)
b)
3
= 3,52 × 10 J
11. Observe a figura:
y
x
3
O corpo representado tem 2000 g e desloca-se de 10,0 m, ao longo de uma superfície
horizontal, sofrendo a ação da força
de intensidade 10,0 N. A força de atrito entre o bloco e
o plano e de 2,0 N. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 ms-2.
a) Calcule o valor da força resultante ( ).
b) Determine o valor da aceleração do corpo.
c) Determine o valor da reação normal.
d) Determine o trabalho da resultante das forças aplicadas sobre o corpo.
a)
b)
=
+
+
+
=
Segundo o eixo dos xx
Fr = -Fx + Fa
Fr = -F × cos 37 + Fa
Fr = -10,0 × cos 37 + 2,0
Fr = -6,0 N
Fr = m × a
-6,0 = 2,0 × a
a=
= - 3,0 ms-2
c)
Segundo o eixo dos yy
Fy + RN - P = 0
F× cos 53 + RN - m×g = 0
10,0 × cos 53 + RN - 2,0 ×10 = 0
RN = 20 - 6,0 = 14 N
d)
= 60 J
12. Um bloco de massa M desliza uma distância L ao longo de um plano inclinado que faz um
ângulo θ com a horizontal como se pode observar na figura:
Podemos afirmar que a variação de energia cinética até à base do plano é:
(A) ∆Ec = M g L tan θ
(B) ∆Ec = M g L
(C) ∆Ec = M g L cos θ
X (D) ∆Ec = M g L sin θ
=
porque
=
mas segundo a direcção normal existe duas forças aplicadas
no corpo que são a
e . Como estas duas forças têm a mesma intensidade e sentidos opostos
a resultante das forças segundo a direcção normal é zero pois é a diferença entre as duas. Assim, a
só tem componente segundo a direcção tangencial que é a componente tangencial do peso do
corpo, então de acordo com a lei do trabalho energia leccionada no 10º ano podemos escrever:
WFr = Ec
Fr ×r× cos α = Ec
Mgsenϴ × r × cos α = Ec
Mgsenϴ × L × cos 0 = Ec
Mgsenϴ × L = Ec que é a opção D
4
13. A lei da Gravitação universal pode ser matematicamente expressa por:
onde F G representa o valor da força de atração gravitacional, G a constante de gravitação
universal, M e m as massas dos corpos e d a distância entre os corpos.
Se, na utilização da expressão acima, todas as grandezas estiverem expressas no Sistema
Internacional de Unidades (SI), a unidade da constante de gravitação será:
(A) N m g-1
(B) Kgf m g-1
(C) N m2 g-2
X (D) N m2 kg-2
14. Determine a força de atração gravitacional da Terra sobre a Lua, sabendo que a massa da
Lua é igual a 7,35×1022 kg, a massa da Terra é igual a 5,97×1024 kg e a distância do centro
da Terra ao centro de gravidade da Lua é 3,84×105 km


N
15. Um satélite (S) gira em torno de um planeta (P) numa órbita circular. Assinale, de entre as
opções abaixo, aquela que melhor representa a resultante das forças que atuam sobre o
satélite.
X
16. A força da atração gravitacional entre dois corpos celestes é inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre os dois corpos. Assim, quando a distância entre um cometa e o
Sol diminui para metade, a força de atração exercida pelo Sol sobre o cometa:
(A) diminui para metade
X (B) quadruplica
(C) diminui 4 vezes
(D) duplica
=
17. Considere um corpo A de massa 20 kg. Para que este corpo atraia o planeta Terra com uma
força de 50 N a sua distância à superfície terrestre deve ser aproximadamente igual:
5
X (A) ao raio da Terra;
(B) ao quádruplo do raio da Terra;
(C) ao dobro do raio da Terra;
(D) a metade do raio da Terra;
Considere: MT = 5,97×1024 kg ; G = 6,67×10-11 Nm2kg-2 e




= 1,26 ×107 m

=
m
6