ONC · Física

Questões de Dinâmica e leis de Newton da ONC

24 questões oficiais da ONC sobre Dinâmica e leis de Newton, de 2016 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 7 fáceis, 11 médias, 6 difíceis.

Treine Dinâmica e leis de Newton com 24 questões da ONC

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 · ONC 2025 · 1º ano do ensino médio · Questão 19difícil

As comunidades costeiras realizam trocas de mercadorias via embarcações, mesmo que tenham acessos rodoviários. Um problema significativo dessas atividades é a retirada de cargas pesadas do barco para o cais e vice-versa. Para resolver isso, costuma-se usar um guindaste. Na imagem abaixo à direita, um homem ergue uma carga de 400 kg em movimento uniforme, o que seria impossível sem ajuda do guindaste. Observe que seu mecanismo é simples: três roldanas, uma corda e uma manivela. Uma das extremidades da corda está fixa no próprio guindaste e a outra está enrolada na roldana associada à manivela por meio do eixo. O homem exerce força na extremidade da manivela.

A roldana associada à manivela possui 20 cm de raio e a mão do homem, ao rotacionar a manivela, descreve uma circunferência de 50 cm de raio.

Fonte: Equipe ONC.

Calcule a quantidade de quilogramas que o homem conseguiria erguer em movimento uniforme, sem ajuda de nenhuma máquina, aplicando a mesma intensidade de força que aplica nessa situação. Despreze os atritos e as massas dos componentes do guindaste.

A
50 kg
B
60 kg
C
80 kg
D
100 kg
E
120 kg

Ver gabarito e resolução

Gabarito: C (elaborado pelo Treinamento 101)

1. Roldana móvel. Uma ponta da corda está presa no guindaste e a carga pende de uma roldana móvel; a carga fica sustentada por 2 trechos de corda:

T = 4.000 N ÷ 2 = 2.000 N

2. Manivela (sarilho). A corda puxa a roldana da manivela a 20 cm do eixo; a mão gira a 50 cm. Equilíbrio dos momentos:

F × 50 = 2.000 × 20 → F = 800 N

3. Sem máquina. Erguer uma carga em movimento uniforme exige força igual ao peso. Com 800 N, o homem ergue:

m = 800 ÷ 10 = 80 kg

Resposta: C

Dica: roldana móvel divide a força por 2 e manivela divide pela razão dos raios; aqui, 400 kg ÷ 2 × (20/50) = 80 kg.

Questão 2 · ONC 2024 · 1º ano do ensino médio · Questão 18média

A centrifugação é um processo mecânico usado para separar materiais em uma mistura. No modelo de centrífuga mais utilizada em laboratório, as misturas que se deseja centrifugar podem ser armazenadas em tubos de ensaio e estes posicionados adequadamente no rotor da centrífuga. Esta começa a girar, obrigando o tubo de ensaio a ficar quase na horizontal, conforme animação abaixo. Na animação é possível visualizar que as misturas submetidas à centrifugação foram separadas em duas fases.

Fonte:/www.youtube.com/watch?v=R6lq4JcAR6Q

Usando seu conhecimento físico e químico para interpretar esse processo, identifique a alternativa correta.

A
Na centrífuga, as substâncias tendem a ir para o fundo do tubo devido à inércia. As mais densas possuem mais inércia, superando as demais.
B
O movimento gera força centrífuga que é mais intensa nas substâncias mais densas, forçando-as a se depositarem no fundo do tubo.
C
Na centrífuga em funcionamento, as partículas que estiverem mais próximas do fundo do tubo de ensaio terão frequência maior.
D
O movimento intensifica a gravidade: a substância mais densa fica muito mais pesada e deposita-se no fundo do tubo.
E
A centrifugação separa partículas em suspensão, logo não consegue separar dois líquidos imiscíveis.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

Para quem está fora da centrífuga (um referencial inercial), não existe "força centrífuga" empurrando o líquido. O que acontece é:

por inércia, cada porção da mistura tende a seguir em linha reta, tangente ao círculo;
o fundo do tubo empurra o conteúdo para o centro (força centrípeta), obrigando-o a fazer a curva;
a porção de maior densidade tem mais massa em cada volume e, portanto, mais inércia. Ela "resiste" mais a fazer a curva e vai para o fundo do tubo, deslocando as menos densas para cima.

É a mesma ideia da decantação, mas a centrífuga faz o papel da gravidade com intensidade muito maior.

Por que as outras erram:

B: força centrífuga é uma força fictícia; a explicação física é a inércia.
C: todos os pontos do tubo dão as voltas juntos e têm a mesma frequência; o que muda com o raio é a velocidade linear.
D: a gravidade não aumenta com o giro.
E: a centrifugação separa sim líquidos imiscíveis de densidades diferentes.

Resposta: A

Dica: num corpo girando, frequência e velocidade angular são iguais para todos os pontos. A velocidade linear é que cresce com o raio.

Questão 3 · ONC 2023 · 8º e 9º anos · Questão 18média

Em uma série de canal de streaming, o personagem principal é um herói que consegue correr em alta velocidade. Em um dos episódios, esse “velocista” deveria salvar um homem que estava prestes a cair junto à lateral de um prédio. Antes de salvá-lo, ele dialoga com sua equipe de apoio por meio de um comunicador no seu ouvido:

— A que velocidade eu tenho que atingir para subir a lateral do prédio? (velocista)

— A que altura você precisa chegar? (apoio 1)

— Uns 50 metros, mais ou menos. (velocista)

— Corre bem rápido que você vai ficar bem. Só precisa manter a velocidade na descida para não espatifar no chão. (apoio 2).

A cena segue e o velocista anda livremente pela lateral do prédio, após ganhar alta velocidade no solo, como é mostrado na animação abaixo. Essa produção cinematográfica assume que a capacidade de andar pela lateral de um prédio, subindo, descendo e fazendo curva, é decorrência direta da imensa rapidez alcançada pelo protagonista.

Fonte: www.netflix.com/ (recortada e editada).

Assumindo que exista alguém que consiga chegar a velocidades altíssimas como as alcançadas por esse velocista da ficção, podemos afirmar que:

A
a força de atrito entre os sapatos e a superfície não teria intensidade para neutralizar o peso, mesmo que existisse uma força que o pressionasse contra a lateral do prédio.
B
ele conseguiria andar na lateral do prédio, pois a força da velocidade neutralizaria a força peso, permitindo que ele usasse a lei da inércia para manter e desviar a velocidade.
C
ele não precisaria fazer muito esforço para descer em movimento uniforme, pois isso é natural, exigindo apenas que ele movimentasse as pernas na cadência adequada.
D
a gravidade e a resistência do ar impediriam o seu corpo de atingir 50 m de altura, mesmo se conseguisse desviar o seu movimento para cima após atingir alta velocidade no solo.
E
ele não conseguiria manter o contato com a lateral do prédio se tentasse andar pela mesma, pois não existiria uma força que neutralizasse a reação para fora exercida por essa lateral.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: E

Para andar numa parede vertical, o corredor precisa de atrito para sustentar o peso, e o atrito só existe se houver força normal. A normal surge quando ele empurra a parede; pela 3ª lei de Newton, a parede o empurra para fora. Numa parede plana, nada o puxa de volta para a parede (não há curva que exija força centrípeta para dentro), então essa reação o afasta dela. Velocidade alta não muda isso: velocidade não é força. É a alternativa E.

Por que as outras estão erradas:
- A: se algo o pressionasse contra a parede com força suficiente, o atrito (μ·N) poderia sim equilibrar o peso.
- B: "força da velocidade" não existe; a inércia mantém a velocidade, não anula o peso.
- C: descer em movimento uniforme exige uma força para cima igual ao peso; sem ela, ele cairia acelerando.
- D: com velocidade inicial alta, a energia cinética basta para subir 50 m: v²/2g = 50 m exige só cerca de 32 m/s, sem ar.

Resposta: E

Dica: atrito depende da normal; sem algo que empurre o corpo contra a superfície, não há como "grudar" numa parede.

Questão 4 · ONC 2022 · 8º e 9º anos · Questão 18fácil

Marta estava no interior de um banheiro dentro de um ônibus em movimento. O banheiro era todo fechado, de tal forma que Marta não poderia ver nada do lado de fora do ônibus. A única informação que Marta tinha é que a estrada naquela região não possuía ladeiras - nem declives, nem aclives. De início, Marta estava em pé na situação 1, conforme animação abaixo. Ela sentia uma pequena vibração - um efeito produzido pelo funcionamento do motor. A partir da situação 1, Marta poderia experimentar novas situações às quais ela não se esforçaria para provocá-las, sendo efeitos produzidos por alguma coisa que estaria acontecendo com o movimento do ônibus.

[Na prova, uma animação mostrava o ônibus na estrada e as situações 1 a 4 vividas por Marta no banheiro; só o primeiro quadro, com o ônibus seguindo em linha reta, foi preservado.]

Interpretando as situações apresentadas na animação a partir das leis de Newton, podemos afirmar que:

A
a situação 4 vai ser provocada se o ônibus fizer uma curva para a direita.
B
a situação 2 vai ser provocada se o ônibus acelerar.
C
a situação 3 vai ser provocada se o ônibus retardar.
D
a situação 1 só poderia ser mantida se o ônibus estivesse parado.
E
a situação 1 se mantém se o ônibus descrever um movimento retilíneo uniforme.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: E

Pela 1ª lei de Newton (inércia), quem está dentro do ônibus só sente algo diferente quando a velocidade do ônibus muda (em valor ou direção): freada e arrancada jogam o corpo para a frente ou para trás, e uma curva joga o corpo para o lado de fora da curva.

Se o ônibus estiver em movimento retilíneo uniforme, a velocidade é constante e a força resultante é nula, exatamente como se estivesse parado. Marta continua na situação 1, de pé e equilibrada, sentindo só a vibração do motor. Por isso a situação 1 não exige o ônibus parado (D é falsa). A afirmação E vale qualquer que seja o que a animação mostrava nas situações 2 a 4.

Resposta: E.

Dica: num veículo fechado, repouso e MRU são indistinguíveis; só a aceleração é percebida.

ONC 2021 · 1º ano do ensino médio · Questão 5média

Um dos requisitos para um piloto de acrobacias aéreas é suportar uma intensa força normal produzida pelo assento em decorrência de manobras em voo. Na situação representada na animação, um piloto está descrevendo uma circunferência de 15 m de raio mantendo uma velocidade angular de 2 rad/s.

Fonte: Equipe da ONC.

Considerando que a aceleração da gravidade é 10 m/s², podemos dizer que, para esse movimento, a força normal máxima que o assento aplica no piloto tem um módulo igual:

A
ao dobro do módulo do peso do piloto.
B
a 6 vezes o módulo do peso do piloto.
C
a 5 vezes o módulo do peso do piloto.
D
a 7 vezes o módulo do peso do piloto.
E
ao módulo do peso do piloto.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: D (elaborado pelo Treinamento 101)

1. Aceleração centrípeta: a_c = ω² × R = 2² × 15 = 60 m/s² = 6g.

2. Onde a normal é máxima: no ponto mais baixo da circunferência. Ali a normal aponta para cima (para o centro) e o peso para baixo:
N − P = m × a_c

3. Conta: N = m × g + m × 6g = 7 m × g = 7P.

No ponto mais alto seria N + P = 6P → N = 5P (o mínimo).

Resposta: D

Dica: em curvas verticais, a normal é máxima embaixo (N = P + m a_c) e mínima em cima (N = m a_c − P).

Questão 6 · ONC 2020 · 1º ano do ensino médio · Questão 1média

Em 1971, David Scott, comandante da quarta missão tripulada a pousar na Lua (Apollo 15), realizou uma experiência cujo resultado foi previsto pelo cientista Galileu Galilei, no século XVII, caso a experiência fosse feita em condições semelhantes às existentes na Lua. Scoot abandonou uma pena de falcão e um martelo, simultaneamente, a uma mesma altura. No vídeo abaixo, podemos ver a transmissão ao vivo dessa experiência. É provável que Galileu não presumisse que as condições necessárias para essa experiência seriam encontradas na superfície da Lua, nem tão pouco que o ser humano conseguisse viajar até esse astro.

Fonte: Adaptado de https://www.mdig.com.br/index.php?itemid=46776

Sobre o comportamento dos corpos nessa experiência, as condições para que ela seja realizada e a teoria que justifica esse comportamento, assinale a opção verdadeira.

A
Se fizéssemos o mesmo em casa, na superfície da Terra, veríamos o mesmo comportamento.
B
O martelo pesa mais e, proporcionalmente, possui mais inércia, por isso acompanha o movimento da pena no vácuo quase perfeito.
C
Quando os dois corpos estão em movimento, a atmosfera da Lua reduz o peso do martelo até se igualar ao peso da pena.
D
Apesar de não possuir oxigênio, a atmosfera lunar possui outros gases capazes de frear o martelo ao ponto dele acompanhar a pena.
E
Os comportamentos desses corpos apresentados no vídeo revela que na Lua não existe gravidade.

Ver gabarito e resolução

Gabarito: B

Na Lua praticamente não há atmosfera, então não há resistência do ar: a única força sobre a pena e o martelo é o peso.

Pela segunda lei de Newton, a = F ÷ m = (m × g) ÷ m = g. O martelo é puxado com força maior (pesa mais), mas também tem mais massa, ou seja, mais inércia, na mesma proporção. As duas coisas se compensam, e os dois caem com a mesma aceleração (a gravidade lunar), chegando juntos ao chão, como Galileu previu.

Resposta: B.

Por que as outras atraem: A ignora a resistência do ar, que na Terra freia muito a pena; C e D atribuem o resultado a uma atmosfera lunar, mas é justamente a falta dela que permite o experimento; E é falsa, porque os corpos caem, então há gravidade.

Dica: sem ar, todos os corpos caem com a mesma aceleração, qualquer que seja a massa; a diferença que vemos na Terra é efeito do ar.