Confira atividade de Leis de Newton, força peso, força elástica, trabalho de uma força, gráficos F × d e teorema da energia cinética. O objetivo é desenvolver a compreensão dos conceitos fundamentais de dinâmica, estimular o raciocínio crítico em contextos do cotidiano e aprofundar o conhecimento sobre as relações entre força, energia e movimento. A atividade é voltada para turmas de Física do Ensino Médio. Ao final, confira as habilidades da BNCC que regem a atividade e o gabarito.
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1) Um objeto de 5 kg está apoiado em uma superfície horizontal sem atrito. Uma força constante de 20 N é aplicada horizontalmente sobre ele. Qual é a aceleração do objeto?
a) 2 m/s²
b) 3 m/s²
c) 4 m/s²
d) 5 m/s²
2) Explique, com base na Primeira Lei de Newton, por que um passageiro se move para frente quando o ônibus freia bruscamente.
3) Um corpo de 10 kg está pendurado por uma mola ideal. Se a constante elástica da mola é 500 N/m, quanto ela se alonga em equilíbrio?
a) 0,1 m
b) 0,2 m
c) 0,5 m
d) 2 m
4) Descreva a relação entre o gráfico Força × deslocamento (F × d) e o trabalho realizado por essa força. Dê um exemplo prático.
5) Se uma força resultante constante de 50 N atua sobre um bloco durante 3 m de deslocamento, qual o trabalho realizado?
a) 100 J
b) 150 J
c) 200 J
d) 300 J
6) Um objeto é lançado horizontalmente de uma certa altura. Explique como a força peso influencia o movimento do objeto e quais componentes de velocidade ele adquire durante a trajetória.
7) Um carro de 1.000 kg aumenta sua velocidade de 10 m/s para 20 m/s. Qual a variação da energia cinética?
a) 50.000 J
b) 75.000 J
c) 100.000 J
d) 150.000 J
8) Um estudante empurra uma caixa com força constante em um piso áspero e observa que parte da energia é "perdida" em forma de calor. Explique, usando o teorema da energia cinética, como essa energia se transforma.
9) Uma mola é comprimida 0,3 m e possui constante elástica de 600 N/m. Qual energia potencial elástica armazenada?
a) 18 J
b) 27 J
c) 36 J
d) 54 J
10) Discuta a importância do uso de cintos de segurança nos carros, relacionando com a Segunda Lei de Newton e a conservação da quantidade de movimento.
| Habilidades trabalhadas na atividade de Leis de Newton | Descrição |
|---|---|
| EM13CNT101 | Analisar e representar transformações e conservações de energia e movimento, prevendo comportamentos em sistemas. |
| EM13CNT306 | Avaliar riscos em situações cotidianas, justificando uso de equipamentos de segurança. |
| EM13CNT302 | Comunicar resultados e análises por diferentes linguagens, promovendo discussões científicas. |
| EM13CNT101FIS01PE | Analisar transformações envolvendo energia mecânica e movimento. |
| EM13CNT306FIS23PE | Discutir o uso de equipamentos de segurança com base na conservação do movimento e energia. |
| EM13CNT302FIS14PE | Socializar resultados e análises experimentais usando gráficos, tabelas e equações. |
Gabarito da atividade de Leis de Newton
Atividade 1: Alternativa c.
Atividade 2: Quando o ônibus freia, o passageiro tende a manter seu estado de movimento por inércia (Primeira Lei de Newton). O corpo continua em movimento para frente até ser contido.
Atividade 3: Alternativa b.
Atividade 4: O trabalho é numericamente igual à área sob o gráfico F × d. Exemplo: empurrar um objeto com força constante, a área do gráfico representa o trabalho realizado.
Atividade 5: Alternativa d.
Atividade 6: A força peso atua verticalmente, causando aceleração para baixo. O objeto mantém velocidade horizontal constante e adquire componente vertical crescente.
Atividade 7: Alternativa d.
Atividade 8: Parte da energia transferida ao objeto é transformada em calor devido ao atrito. Assim, nem toda energia se converte em variação de energia cinética.
Atividade 9: Alternativa b.
Atividade 10: O cinto impede que o corpo continue em movimento (Segunda Lei de Newton). Ele aplica uma força contrária, reduzindo a velocidade do passageiro e evitando impactos graves.