Exercícios Resolvidos De Física: Leis De Newton E Blocos

Reza February 14, 2023
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A física é uma área do conhecimento que estuda os fenômenos naturais e suas leis. Um dos principais ramos da física é a mecânica, que estuda o movimento dos corpos e as forças que agem sobre eles. Entre as leis que regem o movimento dos corpos, estão as leis de Newton, que foram formuladas pelo físico inglês Isaac Newton no século XVII. Essas leis são fundamentais para a compreensão do movimento dos corpos e são aplicáveis a uma grande variedade de situações.

As Leis de Newton

As leis de Newton são três, e elas estabelecem a relação entre a força que age sobre um corpo e a sua aceleração.

Primeira Lei de Newton

A primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, estabelece que um corpo em repouso tende a permanecer em repouso e um corpo em movimento tende a manter o seu movimento com velocidade constante, a menos que uma força externa atue sobre ele. Essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja obrigado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.”

Segunda Lei de Newton

A segunda lei de Newton estabelece a relação entre a força que age sobre um corpo e a sua aceleração. Essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

“A força resultante que age sobre um corpo é igual à massa do corpo multiplicada pela sua aceleração.”

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Dessa forma, podemos escrever a equação da segunda lei de Newton da seguinte forma:

F = m * a

Onde:

  • F é a força resultante que age sobre o corpo
  • m é a massa do corpo
  • a é a aceleração do corpo

Se a massa do corpo for constante, podemos reescrever a equação da seguinte forma:

F = m * Δv/Δt

Onde:

  • Δv é a variação da velocidade do corpo
  • Δt é o intervalo de tempo em que ocorreu a variação da velocidade

Terceira Lei de Newton

A terceira lei de Newton estabelece que, para toda ação, há sempre uma reação oposta e de mesma intensidade. Essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

“Toda ação tem sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em direções opostas.”

Exercícios Resolvidos de Física: Leis de Newton e Blocos

Agora que já conhecemos as leis de Newton, podemos aplicá-las para resolver problemas envolvendo o movimento dos corpos. Vamos ver alguns exemplos envolvendo blocos.

Exemplo 1

Um bloco de massa 10 kg é empurrado por uma força horizontal de 50 N. Qual é a aceleração do bloco?

Para resolver esse problema, podemos usar a segunda lei de Newton:

F = m * a

Nesse caso, a força resultante é a força horizontal que está sendo aplicada ao bloco:

F = 50 N

A massa do bloco é 10 kg, então podemos escrever:

50 N = 10 kg * a

Logo:

a = 5 m/s²

Portanto, a aceleração do bloco é de 5 m/s².

Exemplo 2

Dois blocos, de massas 2 kg e 4 kg, estão conectados por um fio inextensível e sem massa, como mostrado na figura abaixo. O bloco de massa 4 kg está sobre uma mesa sem atrito, e o bloco de massa 2 kg está suspenso no ar. Qual é a aceleração do sistema?

Dois blocos conectados por um fio

Para resolver esse problema, podemos usar a segunda lei de Newton para cada bloco. Para o bloco de massa 4 kg, temos:

F = m * a

Nesse caso, a única força que age sobre o bloco é o peso, que é dado por:

P = m * g

Onde:

  • P é o peso do bloco
  • m é a massa do bloco
  • g é a aceleração da gravidade, que é igual a 9,8 m/s²

Portanto:

P = 4 kg * 9,8 m/s² = 39,2 N

Como o bloco está sobre uma mesa sem atrito, não há força de atrito atuando sobre ele. Portanto, a força resultante que age sobre o bloco é igual ao peso:

F = 39,2 N

Agora, vamos analisar o bloco de massa 2 kg. Nesse caso, a força resultante que age sobre o bloco é a tensão no fio, que é transmitida pelo bloco de massa 4 kg. Portanto:

F = T

Onde T é a tensão no fio.

Agora podemos escrever a segunda lei de Newton para o bloco de massa 2 kg:

F = m * a

Substituindo as expressões para F e T, temos:

T = 2 kg * a

Juntando as duas expressões para T, temos:

T = F = 39,2 N

Portanto:

2 kg * a = 39,2 N

Logo:

a = 19,6 m/s²

Portanto, a aceleração do sistema é de 19,6 m/s².

Conclusão

As leis de Newton são fundamentais para a compreensão do movimento dos corpos, e são aplicáveis a uma grande variedade de situações. Neste artigo, vimos alguns exemplos de exercícios resolvidos de física envolvendo as leis de Newton e blocos. Esperamos que esses exemplos tenham ajudado a entender melhor como aplicar as leis de Newton em problemas práticos.

FAQs

O que são as leis de Newton?

As leis de Newton são três leis formuladas pelo físico inglês Isaac Newton no século XVII, que estabelecem a relação entre a força que age sobre um corpo e a sua aceleração.

Como aplicar as leis de Newton em problemas envolvendo blocos?

Para aplicar as leis de Newton em problemas envolvendo blocos, é necessário identificar as forças que atuam sobre cada bloco e escrever a equação da segunda lei de Newton para cada um deles.

Quais são as unidades de medida da força, massa e aceleração?

A unidade de medida da força é o newton (N), a unidade de medida da massa é o quilograma (kg) e a unidade de medida da aceleração é o metro por segundo ao quadrado (m/s²).

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Reza Herlambang

Eu sou um escritor profissional na área de educação há mais de 5 anos, escrevendo artigos sobre educação e ensino para crianças na escola.

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