Fuvest · Física

Questões de Dinâmica e leis de Newton da Fuvest

16 questões oficiais da Fuvest sobre Dinâmica e leis de Newton, de 2009 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 7 fáceis, 7 médias, 2 difíceis.

Treine Dinâmica e leis de Newton com 16 questões da Fuvest

Escolha o nível e treine só este assunto, com correção na hora e o seu progresso salvo. O treino por assunto faz parte do plano da prova.

Treinar Dinâmica e leis de Newton

6 questões de Dinâmica e leis de Newton resolvidas

Questão 1 · Fuvest 2026 · Questão 73difícil

Uma definição possível de equilíbrio mecânico estável é a seguinte:

“*Se um corpo está em uma posição de equilíbrio mecânico e, ao sofrer pequenos deslocamentos em torno dessa posição, sua tendência for retornar à posição original de equilíbrio, dizemos que o equilíbrio é* estável.”

As imagens a seguir mostram uma colher em diferentes situações de equilíbrio mecânico em cima de uma xícara.

Com base na definição apresentada e nos seus conhecimentos, quais imagens ilustram situações em que a colher está em equilíbrio estável em relação a pequenos deslocamentos nas direções indicadas pelas setas?

A
1 e 2
B
2 e 4
C
1 e 3
D
3 e 4
E
2 e 3

Ver gabarito e resolução

Gabarito: E

Equilíbrio estável: um pequeno deslocamento faz o centro de massa subir, e o peso traz o corpo de volta. Se o centro de massa desce ou não muda, o equilíbrio é instável ou indiferente.

Foto 1: a colher está apoiada na borda por um trecho reto, como uma gangorra. Deslizá-la na horizontal desloca o centro de massa para fora do apoio e ela tomba: instável.
Foto 2: a borda encaixa na curva do pescoço da colher. Para deslizar para qualquer lado, a colher teria de "subir" na curva, e o centro de massa se eleva: ela volta ao lugar, estável.
Foto 3: a colher fica pendurada na borda, com a maior parte (e o centro de massa) abaixo do ponto de apoio. Girada um pouco, ela oscila e volta, como um pêndulo: estável.
Foto 4: a colher está equilibrada sobre a borda como uma balança apoiada num ponto, com o centro de massa praticamente na altura do apoio. Inclinada, o peso aumenta a inclinação: instável.

Situações estáveis: 2 e 3.

Resposta: E

Dica: para julgar estabilidade, imagine o deslocamento e pergunte se o centro de massa sobe (estável) ou desce (instável).

Questão 2 · Fuvest 2023 · Questão 54fácil

Pinturas na tumba de um faraó do século XIX a.C. sugerem que os antigos egípcios adicionavam água à areia em frente aos trenós utilizados para transportar grandes peças, como pedras para pirâmides. Esse transporte era realizado por carregadores que puxavam os trenós sobre a areia.

FALL et al., Physical Review Letters 112, 175502 (2014).

Em 2014, cientistas realizaram medidas para testar essa hipótese e, sob certas condições, encontraram os coeficientes de atrito cinético entre o trenó e a areia listados na tabela:

Considerando as informações da tabela, qual conteúdo de água na areia tornaria mais fácil o transporte das peças pelos carregadores?

A
0% (areia seca)
B
1,5%
C
3,2%
D
7,4%
E
O conteúdo de água não afeta o transporte.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: C

Os carregadores puxam o trenó com velocidade constante, então a força que precisam fazer é igual ao atrito cinético:

F = μ × N

A força normal (o peso da peça) é a mesma em todos os casos; quanto menor o coeficiente de atrito μ, menor a força e mais fácil o transporte.

Na tabela: 0% → 0,57; 1,5% → 0,54; 3,2% → 0,50; 7,4% → 0,61.

O menor valor é 0,50, com 3,2% de água.

Resposta: C

Por que as outras atraem: D atrai quem acha que "mais água é sempre melhor", mas com 7,4% o atrito é o maior da tabela; E contradiz os próprios dados, que variam com a água.

Dica: em atrito, a força depende do produto μN; com a mesma carga, compare só os coeficientes.

Questão 3 · Fuvest 2022 · Questão 53fácil

Considere a situação indicada na figura, em que um motor, com o auxílio de uma polia, ergue verticalmente uma caixa de massa 12 kg. A caixa contém materiais frágeis e deve ser erguida com velocidade constante. Qual é a magnitude da força vertical que o motor deve exercer para realizar a tarefa?

Note e adote:
Despreze efeitos de atrito.
Aceleração da gravidade: g = 10 m/s².

A
0 N
B
30 N
C
60 N
D
120 N
E
240 N

Ver gabarito e resolução

Gabarito: D

1. Velocidade constante → força resultante nula (1ª lei de Newton). Na caixa:
T = P = m g = 12 × 10 = 120 N

2. A polia é fixa (presa no teto): ela só muda a direção da força, não a reduz. A tensão é a mesma nos dois lados da corda, então o motor puxa a corda para baixo com 120 N.

Por que as outras atraem: A (0 N) confunde velocidade constante com ausência de força; C (60 N) seria o caso de uma polia móvel, que divide a força por 2; E dobra o peso por engano.

Resposta: D

Dica: polia fixa muda a direção; polia móvel divide a força por 2 a cada polia.

Questão 4 · Fuvest 2017 · Questão 59média

Objetos em queda sofrem os efeitos da resistência do ar, a qual exerce uma força que se opõe ao movimento desses objetos, de tal modo que, após um certo tempo, eles passam a se mover com velocidade constante. Para uma partícula de poeira no ar, caindo verticalmente, essa força pode ser aproximada por F⃗_a = −b v⃗, sendo v⃗ a velocidade da partícula de poeira e b uma constante positiva. O gráfico mostra o comportamento do módulo da força resultante sobre a partícula, F_R, como função de v, o módulo de v⃗.

O valor da constante b, em unidades de N·s/m, é

A
1,0 × 10⁻¹⁴
B
1,5 × 10⁻¹⁴
C
3,0 × 10⁻¹⁴
D
1,0 × 10⁻¹⁰
E
3,0 × 10⁻¹⁰

Ver gabarito e resolução

Gabarito: E

Na queda, a força resultante é o peso menos a resistência do ar:

F_R = P − b·v

1. Leitura do gráfico:
- em v = 0: F_R = 3 × 10⁻¹⁴ N, que é o peso P;
- em v = 1 × 10⁻⁴ m/s: F_R = 0 (velocidade terminal, resistência = peso).

2. Na velocidade terminal:

b·v = P → b = 3 × 10⁻¹⁴ ÷ 1 × 10⁻⁴ = 3,0 × 10⁻¹⁰ N·s/m

É o mesmo que o módulo da inclinação da reta.

Resposta: E

Por que as outras atraem: C (3,0 × 10⁻¹⁴) é o peso lido no eixo, sem dividir pela velocidade.

Dica: em gráfico F × v de uma reta, b é a inclinação: variação da força ÷ variação da velocidade.

Questão 5 · Fuvest 2016 · Questão 33média

Uma gota de chuva se forma no alto de uma nuvem espessa. À medida que vai caindo dentro da nuvem, a massa da gota vai aumentando, e o incremento de massa Δm, em um pequeno intervalo de tempo Δt, pode ser aproximado pela expressão: Δm = α v S Δt, em que α é uma constante, v é a velocidade da gota, e S, a área de sua superfície. No sistema internacional de unidades (SI), a constante α é

A
expressa em kg.m³
B
expressa em kg.m⁻³
C
expressa em m³.s.kg⁻¹
D
expressa em m³.s⁻¹
E
adimensional.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: B

Basta isolar α e trocar cada grandeza pela sua unidade no SI.

1. Isolando α: α = Δm ÷ (v · S · Δt).

2. Unidades:
- Δm → kg
- v → m/s
- S → m²
- Δt → s

3. Denominador: (m/s) · m² · s = m³ (o segundo cancela).

4. Resultado: α → kg ÷ m³ = kg.m⁻³.

Faz sentido: α tem cara de densidade (massa por volume). A gota "varre" um volume v · S · Δt de nuvem a cada intervalo e incorpora a água que há nesse volume.

Resposta: B

Por que as outras atraem: A esquece o sinal do expoente (kg.m³); C é o inverso da resposta multiplicado por s, erro de quem não cancela o tempo.

Dica: em análise dimensional, isole a constante e substitua grandeza por unidade. Se o resultado lembrar uma grandeza conhecida (aqui, densidade), é um bom sinal.

Questão 6 · Fuvest 2014 · Questão 15média

Para passar de uma margem a outra de um rio, uma pessoa se pendura na extremidade de um cipó esticado, formando um ângulo de 30° com a vertical, e inicia, com velocidade nula, um movimento pendular. Do outro lado do rio, a pessoa se solta do cipó no instante em que sua velocidade fica novamente igual a zero. Imediatamente antes de se soltar, sua aceleração tem

A
valor nulo.
B
direção que forma um ângulo de 30° com a vertical e módulo 9 m/s².
C
direção que forma um ângulo de 30° com a vertical e módulo 5 m/s².
D
direção que forma um ângulo de 60° com a vertical e módulo 9 m/s².
E
direção que forma um ângulo de 60° com a vertical e módulo 5 m/s².

Ver gabarito e resolução

Gabarito: E

1. Onde a pessoa está ao se soltar? Sem forças dissipativas, o pêndulo volta à mesma altura: o cipó forma 30° com a vertical, do outro lado.

2. Aceleração no ponto de velocidade zero

Com v = 0, a aceleração centrípeta (v²/R) é nula. Sobra só a componente tangencial do peso:

a = g · sen 30° = 10 × 0,5 = 5 m/s²

3. Direção

A aceleração tangencial é perpendicular ao cipó. Se o cipó faz 30° com a vertical, a perpendicular a ele faz 90° − 30° = 60° com a vertical.

Resposta: E (60° com a vertical, 5 m/s²).

Por que as outras atraem: A (nula) confunde velocidade zero com aceleração zero. B e D usam cos 30° ou a direção do próprio cipó.

Dica: nos extremos do pêndulo, v = 0 mas a ≠ 0: a aceleração é toda tangencial, g·sen θ.