F029º ano10 exercíciosSimulador autoral
Por que é difícil começar a empurrar um móvel e mais fácil mantê-lo andando? Por que o passageiro vai para a frente quando o ônibus freia? As três leis de Newton explicam o movimento a partir das forças. No simulador você empurra uma caixa, troca o piso e a massa e vê os vetores, a resultante e a aceleração.
Antes, convém saber: Movimento e velocidade
Força é um empurrão ou um puxão. Para descrevê-la precisamos de intensidade (medida em newtons, N), direção e sentido: por isso ela é representada por uma seta (vetor). A força resultante $F_R$ é a soma de todas as forças: na mesma direção e sentido, somam-se as intensidades; em sentidos opostos, subtraem-se. Forças perpendiculares de $6$ N e $8$ N dão resultante de $10$ N (Pitágoras).
Massa ($m$, em kg) mede a quantidade de matéria e a inércia do corpo; ela é a mesma em qualquer lugar. Peso ($P$, em N) é a força com que o planeta atrai o corpo: $P=m\,g$. Na Terra, $g=10\,\text{m/s}^2$; na Lua, $g\approx1{,}6\,\text{m/s}^2$. Um astronauta de $70$ kg pesa $700$ N aqui e $112$ N na Lua, mas tem $70$ kg nos dois lugares.
Se a força resultante é zero, o corpo fica como está: parado continua parado, e em movimento continua em linha reta com velocidade constante. Não é preciso força para manter o movimento, só para mudá-lo. É a inércia que joga o passageiro para a frente numa freada; o cinto de segurança aplica a força que o segura.
A força resultante produz aceleração: $F_R=m\,a$. Com a mesma força, quanto maior a massa, menor a aceleração. A aceleração tem sempre a direção e o sentido da resultante. Unidade: $1\,\text{N}=1\,\text{kg}\cdot\text{m/s}^2$.
Quando um corpo A faz força em B, B faz em A uma força de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto. Ação e reação atuam em corpos diferentes, por isso nunca se anulam. Ao andar, você empurra o chão para trás e o chão empurra você para a frente.
O atrito aparece entre superfícies em contato e se opõe ao deslizamento. Enquanto o objeto está parado, o atrito estático se ajusta à força aplicada até um valor máximo; passado esse limite, o objeto escorrega e age o atrito cinético, $f_{at}=\mu\,N$, em que $\mu$ depende das superfícies e $N$ é a força normal (no chão horizontal, $N=P$). Em geral o estático máximo é maior que o cinético: por isso é mais difícil começar a empurrar.
Carregando o simulador…
Abrir só o simulador em outra aba · feito em HTML pelo Prof. Luis Teixeira
Uma caixa de $20$ kg é empurrada no chão com uma força horizontal de $100$ N. O atrito com o chão vale $40$ N. Qual é a força resultante e a aceleração da caixa?
Um astronauta tem massa de $70$ kg. Qual é o seu peso na Terra ($g=10\,\text{m/s}^2$) e na Lua ($g=1{,}6\,\text{m/s}^2$)? E a massa dele na Lua?
Resolva no papel antes de abrir a resposta. Conferir cedo demais atrapalha o aprendizado.
Qual é o peso, na Terra, de uma pessoa de $50$ kg? ($g=10\,\text{m/s}^2$)
Duas forças de $30$ N e $20$ N atuam num mesmo corpo, na mesma direção. Qual é a resultante se elas têm o mesmo sentido? E se têm sentidos opostos?
Uma força resultante de $12$ N atua num carrinho de $4$ kg. Qual é a aceleração?
Um astronauta de $80$ kg vai à Lua ($g=1{,}6\,\text{m/s}^2$). Qual é a sua massa e o seu peso lá?
Um carro de $1000$ kg vai de $0$ a $20$ m/s em $10$ s. Qual é a força resultante média sobre ele?
Uma caixa de $10$ kg é puxada com $50$ N na horizontal, e o atrito vale $20$ N. Qual é a aceleração?
Uma caixa de $20$ kg desliza num piso com $\mu=0{,}3$. Qual é o atrito cinético? Que força horizontal mantém a caixa com velocidade constante?
Duas pessoas puxam um bloco com forças perpendiculares de $6$ N e $8$ N. Qual é a intensidade da resultante?
Se ação e reação têm a mesma intensidade e sentidos opostos, como um cavalo consegue puxar uma carroça para a frente?
Um bloco de $5$ kg parte do repouso puxado por uma força de $30$ N, com atrito de $10$ N. Qual é a velocidade após $4$ s? Se a força for retirada nesse instante, quanto tempo o bloco leva para parar?
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