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UFTM 2011/1
Após a cobrança de uma falta, num jogo de futebol, a bola chutada acerta violentamente o rosto de um zagueiro. A foto mostra o instante em que a bola encontra-se muito deformada devido às forças trocadas entre ela e o rosto do jogador.
A respeito dessa situação são feitas as seguintes afirmações:
I. A força aplicada pela bola no rosto e a força aplicada pelo rosto na bola têm direções iguais, sentidos opostos e intensidades iguais, porém, não se anulam.
II. A força aplicada pelo rosto na bola é mais intensa do que a aplicada pela bola no rosto, uma vez que a bola está mais deformada do que o rosto.
III. A força aplicada pelo rosto na bola atua durante mais tempo do que a aplicada pela bola no rosto, o que explica a inversão do sentido do movimento da bola.
IV. A força de reação aplicada pela bola no rosto, é a força aplicada pela cabeça no pescoço do jogador, que surge como consequência do impacto.
É correto o contido apenas em
I. A força aplicada pela bola no rosto e a força aplicada pelo rosto na bola têm direções iguais, sentidos opostos e intensidades iguais, porém, não se anulam.
II. A força aplicada pelo rosto na bola é mais intensa do que a aplicada pela bola no rosto, uma vez que a bola está mais deformada do que o rosto.
III. A força aplicada pelo rosto na bola atua durante mais tempo do que a aplicada pela bola no rosto, o que explica a inversão do sentido do movimento da bola.
IV. A força de reação aplicada pela bola no rosto, é a força aplicada pela cabeça no pescoço do jogador, que surge como consequência do impacto.
É correto o contido apenas em
a
I.
b
I e III.
c
I e IV.
d
II e IV.
e
II, III e IV.
Ver resposta
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Resposta
A
Resolução
A situação descreve um choque entre a bola e o rosto do zagueiro. Durante o curtíssimo intervalo de tempo em que há contato, as interações mecânicas entre os dois corpos seguem rigorosamente a Terceira Lei de Newton (princípio da ação e reação).
De acordo com essa lei, sempre que um corpo A exerce uma força \(\vec F_{A\,em\,B}\) sobre um corpo B, este reage exercendo sobre A uma força \(\vec F_{B\,em\,A}\) de mesma intensidade, mesma direção, sentido oposto e tempo de atuação idêntico. As forças não se anulam porque atuam em corpos diferentes.
Examinando cada afirmação:
• I – Correta, exatamente a enunciação da 3ª lei.
• II – Incorreta, pois os módulos das forças do par ação-reação são sempre iguais; maior deformação não implica força maior.
• III – Incorreta, já que as forças do par atuam simultaneamente pelo mesmo intervalo de tempo.
• IV – Incorreta, porque a força de reação ao impacto da bola no rosto é a força do rosto na bola, e não a força da cabeça sobre o pescoço.
Portanto, apenas a afirmação I é verdadeira, correspondendo à alternativa A.
De acordo com essa lei, sempre que um corpo A exerce uma força \(\vec F_{A\,em\,B}\) sobre um corpo B, este reage exercendo sobre A uma força \(\vec F_{B\,em\,A}\) de mesma intensidade, mesma direção, sentido oposto e tempo de atuação idêntico. As forças não se anulam porque atuam em corpos diferentes.
Examinando cada afirmação:
• I – Correta, exatamente a enunciação da 3ª lei.
• II – Incorreta, pois os módulos das forças do par ação-reação são sempre iguais; maior deformação não implica força maior.
• III – Incorreta, já que as forças do par atuam simultaneamente pelo mesmo intervalo de tempo.
• IV – Incorreta, porque a força de reação ao impacto da bola no rosto é a força do rosto na bola, e não a força da cabeça sobre o pescoço.
Portanto, apenas a afirmação I é verdadeira, correspondendo à alternativa A.
Dicas
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Lembre-se de que as forças de ação e reação atuam sempre em corpos diferentes.
Reflita se a bola poderia exercer uma força maior do que a que recebe, sem violar a 3ª lei.
Cuidado para não confundir outras forças internas (como entre cabeça e pescoço) com o par ação-reação bola-rosto.
Erros Comuns
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Achar que o objeto mais deformado sofre a força maior.
Pensar que a inversão do movimento da bola implica tempo de contato diferente para as duas forças.
Confundir o par ação-reação com qualquer outra força que surja no sistema, como as internas entre cabeça e pescoço.
Imaginar que as forças de um par se anulam porque têm mesma intensidade.
Revisão
Terceira Lei de Newton
• Para cada ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.
• As forças de ação e reação:
∘ atuam em corpos diferentes;
∘ surgem e desaparecem simultaneamente;
∘ nunca se anulam entre si.
Choques e impulsos
• Em um choque, o impulso (força × tempo de atuação) trocado pelos corpos também é igual e oposto.
• Deformações diferentes não invalidam a 3ª lei; elas resultam de propriedades mecânicas distintas de cada material (módulo de Young, por exemplo).
• Para cada ação existe uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto.
• As forças de ação e reação:
∘ atuam em corpos diferentes;
∘ surgem e desaparecem simultaneamente;
∘ nunca se anulam entre si.
Choques e impulsos
• Em um choque, o impulso (força × tempo de atuação) trocado pelos corpos também é igual e oposto.
• Deformações diferentes não invalidam a 3ª lei; elas resultam de propriedades mecânicas distintas de cada material (módulo de Young, por exemplo).
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