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Física I - Exercícios, problemas - Unidade II

Cinemática - Conceitos iniciais


Questão 1

Em cinemática, o referencial é um conceito fundamental para descrever o movimento. O referencial pode ser definido como:

a) A velocidade de um objeto em movimento.

b) O ponto de referência (ponto zero) usado para determinar a posição dos objetos.

c) A força que atua sobre um corpo em movimento.

d) A aceleração de um objeto durante seu deslocamento.

Questão 2

A diferença entre posição e deslocamento é que:

a) Posição e deslocamento são sinônimos em Física.

b) Posição é a localização de um objeto em relação ao referencial, enquanto deslocamento é a variação da posição em um intervalo de tempo.

c) Deslocamento é sempre maior que a posição.

d) Posição depende do tempo, mas deslocamento não.

Figura 1 - Descrição do movimento de carros a partir de um referencial, em um certo instante de tempo \(t_0\).

Descrição do movimento de carros

Fonte: imagem criada pelo autor.


Questão 3 - (figura 1)

Observe a imagem e julgue as afirmações abaixo como verdadeiras (V) ou falsas (F):

(   ) O carro vermelho está em uma posição negativa em relação ao referencial.

(   ) Os carros azuis estão se afastando do referencial em sentidos opostos.

(   ) O referencial está fixado na posição \( x = 0 \).

(   ) A seta vermelha representa movimento com velocidade negativa.

(   ) A seta azul indica que o movimento é no sentido crescente da trajetória.

a) V - V - V - F - F    b) V - F - V - F - V    c) V - V - V - F - V    d) F - V - V - V - F    e) V - V - F - F - V

Questão 4 - (figura 1)

Analise as afirmações com base na imagem e no eixo de posição fornecido:

(   ) Se um carro se move da posição -10 m para +10 m, seu deslocamento é positivo.

(   ) Um movimento no sentido da seta azul representa deslocamento positivo.

(   ) Se um carro vai de +15 m para +5 m, seu deslocamento é negativo.

(   ) A distância percorrida depende apenas da posição final.

(   ) A posição indica onde o corpo está em um dado instante.

a) V - V - F - V - F    b) V - F - V - F - V    c) V - F - V - V - V    d) V - F - V - F - F    e) V - F - V - F - V

Questão 5

Quando há uma variação de velocidade de um objeto, seja aumento ou redução, podemos afirmar que: a) O objeto está em repouso.

b) Existe uma aceleração.

c) A força resultante é nula.

d) O movimento é uniforme.

Conceito de velocidade

Questão 1

Um carro se desloca de uma posição \(S_0 = -10 m\) para uma posição final \(S_f = -5 m\) em um intervalo de tempo de 2 segundos. A velocidade média deste carro foi de:

a) 7,5 m/s b) -2,5 m/s c) 2,5 m/s d) -7,5 m/s

Figura 2 - Imagens em instantes de tempo diferentes. Para as questões que seguem, considere a posição do carro como sendo o seu centro.

kinematics-1&kinematics-2

Fonte: imagem criada pelo autor.


Questão 2 (figura 2)

Considere as imagens obtidas em dois instantes: a primeira em \( t = 10\,s \) e a segunda em \( t = 20\,s \). Com base nas posições dos veículos nos dois momentos, classifique as afirmações como verdadeiras (V) ou falsas (F):

(   ) O carro vermelho percorreu \( 10\,m \) no sentido positivo em \( 10\,s \), portanto sua velocidade média foi de \( 1{,}0\,m/s \).

(   ) O carro azul da esquerda percorreu \( 15\,m \) no sentido positivo, logo sua velocidade média foi de \( 1{,}5\,m/s \).

(   ) A velocidade média é calculada pela razão entre o deslocamento e o intervalo de tempo.

(   ) O carro azul da direita permaneceu parado durante o intervalo analisado.

(   ) O carro vermelho se move no sentido negativo da trajetória.

a) V - V - V - F - V    b) V - F - V - V - F    c) F - F - V - V - F    d) V - F - V - V - F    e) V - F - F - V - F

Questão 3 (figura 2)

As imagens mostram três carros em diferentes posições nos instantes \( t = 10\,s \) e \( t = 20\,s \). O carro vermelho estava inicialmente na posição \( -10\,m \) e, após 10 segundos, encontra-se na posição \( -5\,m \). Com base nessa informação, qual foi a velocidade média do carro vermelho no intervalo analisado?

a) 0,25 m/s    b) 0,5 m/s    c) 1,0 m/s    d) -0,5 m/s    e) -1,0 m/s

Questão 4

A velocidade é definida como:

a) A força aplicada sobre um objeto.

b) A massa de um corpo em movimento.

c) A razão entre um deslocamento e o intervalo de tempo correspondente.

d) A energia cinética de um objeto.

Questão 5

Um carro move-se com velocidade constante de \( v = 12\,m/s \). No instante \( t = 5\,s \), ele se encontra na posição \( s = 18\,m \). Qual era sua posição no instante \( t = 0\,s \), considerando movimento retilíneo uniforme?

a) -60 m    b) -42 m    c) -12 m    d) -6 m    e) -18 m

Conceito de aceleração


Figura 3 - FÍGURA 3: Variação de velocidade entre dois instantes.

kinematics-3v2.png

Fonte: imagem criada pelo autor.


questão 1 (figura 3)

O gráfico mostra a velocidade de um carro em dois instantes: \( v_1 = 10\,m/s \) no tempo \( t_1 = 2\,s \), e \( v_2 = 40\,m/s \) no tempo \( t_2 = 7\,s \). Qual foi a aceleração média do carro nesse intervalo?

a) 4 m/s²    b) 6 m/s²    c) 8 m/s²    d) 10 m/s²    e) 12 m/s²

Questão 2 (figura 3)

Um carro percorre uma trajetória retilínea com aceleração constante. No instante \( t = 2\,s \), sua velocidade é \( 10\,m/s \), e no instante \( t = 7\,s \), sua velocidade é \( 40\,m/s \). Com base nessas informações, qual era a velocidade do carro no instante \( t = 1\,s \)?

a) 2 m/s    b) 4 m/s    c) 6 m/s    d) 8 m/s    e) 10 m/s

Questão 3 (figura 3)

Um carro percorre uma trajetória retilínea com aceleração constante. No instante \( t = 2\,s \), sua velocidade é \( 10\,m/s \), e no instante \( t = 7\,s \), sua velocidade é \( 40\,m/s \). Com base nessas informações, qual era a velocidade do carro no instante \( t = 0\,s \)?

a) 0 m/s    b) -10 m/s    c) -2 m/s    d) 2 m/s    e) -5 m/s

Primeira lei de Newton

Questão 1

O conceito de inércia pode ser descrito como:

a) A capacidade de um objeto acelerar rapidamente.

b) A "preguiça" que objetos com massa têm de deixar seu estado de repouso ou movimento uniforme.

c) A força que mantém os objetos em movimento.

d) A velocidade máxima que um objeto pode atingir.

Questão 2

Sobre a relação entre massa e inércia, é correto afirmar que:

a) Quanto menor a massa, maior a inércia.

b) Massa e inércia são grandezas independentes.

c) Quanto maior a massa, mais difícil será para mudar o movimento do corpo.

d) A inércia não depende da massa do objeto.

Questão 3

Os referenciais inerciais são aqueles que:

a) Estão sempre em movimento acelerado.

b) Respeitam a Primeira Lei de Newton.

c) Possuem força centrífuga real.

d) Estão sempre em repouso absoluto.

Questão 4

Quando uma pessoa está dentro de um automóvel que faz uma curva, ela sente uma força para fora da curva. Essa força:

a) É uma força real que atua sobre a pessoa.

b) É chamada de força centrífuga e não existe de fato, sendo resultado do referencial estar acelerado.

c) É sempre maior que o peso da pessoa.

d) Só existe quando o carro está freando.

Segunda lei de Newton

Questão 1

A fórmula matemática que representa a Segunda Lei de Newton pode ser escrita como:

a) \(F = mv \)

b) \(F = ma \)

c) a = \( F/m \)

d) Tanto b quanto c estão corretas.

Questão 2

A Segunda Lei de Newton, conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica, estabelece que:

a) A velocidade é sempre mantida por uma força.

b) A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força resultante e inversamente proporcional à sua massa.

c) Todo objeto em repouso tende a permanecer em repouso.

d) A energia se conserva em todos os sistemas.

Questão 3

Se a força resultante sobre um objeto dobrar e sua massa permanecer a mesma, sua aceleração:

a) Permanecerá a mesma.

b) Será reduzida pela metade.

c) Dobrará.

d) Será reduzida a um quarto.

Questão 4

Considere um foguete que sobe verticalmente com força resultante constante fornecida por seus motores. À medida que o combustível é consumido, a massa total do foguete diminui. De acordo com a Segunda Lei de Newton, qual das afirmações é correta?

a) A aceleração do foguete permanece constante. b) A aceleração do foguete diminui com o tempo. c) A aceleração do foguete aumenta com o tempo. d) O foguete desacelera devido à perda de massa. e) A força resultante e a aceleração diminuem proporcionalmente.

Questão 4

Um corpo de massa \( \frac{1}{3} \,kg \) sofre uma aceleração de \( 12\,m/s² \) ao ser empurrado por uma força horizontal constante. Qual é o valor da força aplicada?

a) 3 N    b) 4 N    c) 5 N    d) 6 N    e) 8 N

Figura 4 - Gráfico relacionando força e aceleração de dois corpos

forca-vc-aceleracao.png

Questão 5 - (figura 4)

O gráfico Força × Aceleração apresenta duas retas: uma vermelha representando o corpo A e outra azul representando o corpo B. Com base no gráfico e na Segunda Lei de Newton, é correto afirmar que:

a) Ambos os corpos possuem a mesma massa, pois as retas são paralelas.

b) O corpo A possui maior massa porque sua reta é mais inclinada.

c) O corpo B possui maior massa porque, para a mesma aceleração, exige mais força.

d) A massa do corpo A é maior que a do corpo B, pois sua aceleração é maior.

e) A massa do corpo B é menor que a do corpo A, pois sua reta é mais horizontal.

Questão 6 - (figura 4)

O gráfico mostra duas retas que representam a relação entre força e aceleração para dois corpos, A (vermelho) e B (azul), ambos submetidos a diferentes forças. Sabendo que os movimentos ocorrem em linha reta e obedecem à Segunda Lei de Newton (\( F = m \cdot a \)), qual é a massa de cada corpo?

a) Corpo A: 1 kg, Corpo B: 2 kg

b) Corpo A: 2 kg, Corpo B: 4 kg

c) Corpo A: 3 kg, Corpo B: 6 kg

d) Corpo A: 4 kg, Corpo B: 2 kg

e) Corpo A: 4 kg, Corpo B: 8 kg

Terceira lei de Newton

Questão 1

A Terceira Lei de Newton, conhecida como Lei da Ação e Reação, afirma que:

a) A força é proporcional à massa.

b) Sempre que um objeto exerce uma força sobre outro objeto, este outro objeto exerce uma força igual e oposta sobre o primeiro.

c) Objetos em repouso tendem a permanecer em repouso.

d) A aceleração é inversamente proporcional à força.

Questão 2

Sobre as forças de ação e reação, é correto afirmar que elas:

a) Atuam no mesmo objeto.

b) Têm o mesmo módulo e orientação oposta, atuando em objetos diferentes.

c) Só existem quando há movimento.

d) São sempre maiores que o peso dos objetos.

Questão 3

Analise as afirmações a seguir com base na Terceira Lei de Newton (ação e reação):

(   ) Se um carro colide com um caminhão, a força que o carro exerce no caminhão é igual em módulo à força que o caminhão exerce no carro.

(   ) As forças de ação e reação atuam em corpos diferentes e não se anulam mutuamente.

(   ) A ação de um corpo sobre outro pode produzir movimento apenas se a força de reação for maior.

(   ) Quando empurramos uma parede e sentimos a força de volta, estamos percebendo a reação à nossa ação.

(   ) As forças de ação e reação sempre têm a mesma direção e sentidos opostos.

(   ) Forças de ação e reação podem se anular quando aplicadas sobre o mesmo corpo.

a) V - V - F - V - V - F b) V - F - F - V - V - V c) F - V - F - V - F - F d) V - V - V - V - V - F e) V - V - F - F - V - F

Questões integradas

Questão 1

Explique qual é a diferença entre força centrípeta força centrífuga. Dê exemplos.

Questão 2

Duas pessoas puxam uma caixa com forças de 10 N e 15 N em direções opostas. A força resultante sobre a caixa é: a) 25 N

b) 5 N

c) 0 N

d) 150 N

Questão 3

A força resultante pode ser definida como:

a) A maior força atuando sobre um objeto.

b) A soma aritmética de todas as forças.

c) O resultado líquido de todas as forças atuantes sobre um objeto.

d) A força de atrito entre superfícies.

Questão 4

A força de resistência do ar:

a) Só atua em objetos muito pesados.

b) Sustenta um paraquedas durante a queda, por exemplo.

c) É sempre maior que a força peso.

d) Não existe no vácuo nem na atmosfera.

Figura 5 - Movimento circular

circular

Fonte: Ben Kasel, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Questão 5 - (figura 5)

Um corpo preso a uma corda gira em movimento circular uniforme. Se a corda se romper no instante mostrado na imagem, em qual direção o corpo se moverá?

a) Direção (A)

b) Direção (B)

c) Direção (C)

d) Direção (D)

e) Direção (E)

Questão 6 - (figura 5)

A força centrífuga (sentida pelo objeto) está apontando para:

a) Direção (A)

b) Direção (B)

c) Direção (C)

d) Direção (D)

e) Direção (E)

Questão 7

Um carro trafega em uma estrada retilínea com velocidade constante de 60 km/h. Nesta situação:

a) A força resultante sobre o carro é diferente de zero.

b) O carro está acelerando constantemente.

c) A força resultante sobre o carro é nula e ele obedece à Primeira Lei de Newton.

d) O carro está desacelerando gradualmente.

Figura 6 - Par ação-reação em forças de ação à distância, nesse exemplo, a força gravitacional.

ação-reação2-gravitacional

Fonte: Svjo, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Questão 8 (figura 6)

Na interação gravitacional entre dois corpos (como Terra e Lua), é correto afirmar que:

a) A Terra exerce uma força maior sobre a Lua do que a Lua sobre a Terra.

b) A Lua não exerce força sobre a Terra.

c) As forças gravitacionais entre Terra e Lua têm o mesmo módulo, direção e sentidos opostos.

d) A força da Lua é desprezível por ser menos massiva.

Questão 9 (figura 6)

Com base na Terceira Lei de Newton, sobre as forças representadas na imagem \( F_1 \) e \( F_2 \), pode-se afirmar:

a) \( F_1 > F_2 \) porque \( m_1 > m_2 \).

b) \( F_1 < F_2 \) porque \( m_2 \) está mais distante.

c) \( F_1 = F_2 \), pois são forças de ação e reação com mesma intensidade.

d) As forças não se relacionam pois atuam em corpos diferentes.

Figura 7 - Gráfico que relaciona a velocidade com o tempo de dois corpos.

grafico_v_t_dois_corpos.png

Questão 10 (figura 7)

O gráfico Velocidade × Tempo mostra a relação entre essas grandezas para dois corpos. Sabendo que ambos estão sujeitos à mesma força resultante de \( 20\,N \), qual é a massa de cada corpo?

a) Corpo A: 10 kg    Corpo B: 5 kg

b) Corpo A: 5 kg    Corpo B: 10 kg

c) Corpo A: 20 kg    Corpo B: 5 kg

d) Corpo A: 4 kg    Corpo B: 2 kg

e) Corpo A: 2 kg    Corpo B: 4 kg

Questão 11 (figura 7)

Sabendo que as forças resultantes aplicadas sobre os corpos A e B são iguais, e que as retas do gráfico representam movimentos com aceleração constante, é correto afirmar:

a) O corpo que tem a reta mais inclinada possui maior massa.

b) A massa é proporcional à inclinação da reta no gráfico.

c) Quanto maior a inclinação da reta, menor a massa do corpo.

d) A força e a massa são grandezas inversamente proporcionais.

e) A aceleração independe da força e da massa.

Author: Joilson Silva Porto

Email: joilson.porto@ifam.edu.br

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