Exercícios: Primeira lei: a inércia

Segues de pé num autocarro, sem te segurar a nada, e de repente o motorista trava bruscamente. Para onde é projetado o teu corpo, para a frente ou para trás? Explica utilizando a primeira lei de Newton.

Porque é obrigatório usar o cinto de segurança mesmo nos bancos traseiros do carro? Explica o que aconteceria ao teu corpo numa travagem brusca se não o usasses, relacionando-o com a inércia.

Colocas uma moeda sobre um cartão que tapa a abertura de um copo e puxas o cartão de repente, na horizontal, como se mostra na figura.

A moeda cai dentro do copo em vez de sair disparada com o cartão. Explica o truque com a primeira lei de Newton.

Completa a frase com as palavras que faltam: «Se a força resultante que atua sobre um corpo for nula, um corpo que está em repouso $\dots$ em repouso e um corpo que se move continua a mover-se com movimento $\dots$ e $\dots$ e velocidade $\dots$». Dá depois um exemplo de cada caso.

Quando um carro arranca de repente, os passageiros sentem a cabeça a ir para trás, contra o apoio de cabeça. Isso significa que uma força os empurra para trás? Explica-o com a ideia de inércia.

Num jogo de hóquei no gelo, um jogador atinge o disco e este desliza quase sem abrandar até ao outro extremo da pista. O que diz a primeira lei de Newton sobre o movimento do disco enquanto ninguém lhe toca? Porque acaba por parar numa pista real?

A Matilde está sentada no sofá da sua casa. Está em repouso ou em movimento? Responde escolhendo dois referenciais diferentes:

1. a) Em relação às paredes da sua casa.
2. b) Em relação ao Sol.

O que concluis sobre afirmar, simplesmente, que «está parada»?

Para tirar o pó de um tapete, ele é pendurado e sacudido com um batedor: o tapete move-se bruscamente e o pó sai disparado. Explica o fenómeno usando a inércia do pó.

Nos espetáculos vê-se o truque de puxar uma toalha de mesa de repente sem que os pratos que estão em cima caiam, como se mostra na figura.

1. a) Explica porque funciona usando a primeira lei de Newton.
2. b) O que achas que aconteceria se puxasses a toalha muito devagar? Justifica a resposta.

O Marco vai num comboio que circula a velocidade constante numa linha reta e lança uma bola verticalmente para cima, como se mostra na figura.

1. a) A bola cai novamente na sua mão, à frente ou atrás? Justifica.
2. b) A resposta mudaria se o comboio estivesse a travar exatamente nesse momento? Explica.

Num avião em pleno voo, para si a sua mala vai imóvel no compartimento superior; no entanto, para alguém que o pudesse ver a partir do solo, a mala move-se a cerca de $900\ \text{km/h}$.

1. a) Quem tem razão?
2. b) Explica o que é um referencial e porque é que o repouso e o movimento são sempre descritos em relação a um referencial.

A cabeça de um martelo soltou-se do cabo. O teu avô repara-o a bater com a extremidade inferior do cabo contra o chão algumas vezes, com pancadas secas.

1. a) Explica, usando a inércia, porque é que a cabeça encaixa ao fazê-lo desta forma.
2. b) Em que se parece este truque com o de bater no tapete para lhe tirar o pó? Identifica o conceito subjacente a ambos.

Num autocarro que contorna uma rotunda para a esquerda, como se mostra na figura (vista de cima), os passageiros que vão de pé inclinam-se para a direita.

1. a) Alguma força os empurra para a direita?
2. b) Explica-o com a primeira lei de Newton, pensando na direção que cada corpo tende a seguir.

Uma bola rola pelo chão do pátio e acaba por parar, embora ninguém lhe toque. Um amigo diz: «Isto demonstra que a primeira lei de Newton não se aplica na vida real». Tem razão? Explica que força intervém e o que aconteceria sobre uma superfície perfeitamente lisa e sem atrito.

Uma nave espacial viaja pelo espaço profundo, longe de planetas e estrelas, com os motores desligados.

1. a) O que faz a nave: para, abranda pouco a pouco ou continua a velocidade constante? Justifica com a primeira lei.
2. b) É necessário gastar combustível para manter a velocidade? E para a alterar? Explica a diferença.

Ao rodar rapidamente um guarda-chuva molhado, as gotas de água saem disparadas em linha reta.

1. a) Explica com a inércia por que razão as gotas não continuam a rodar com o guarda-chuva quando se soltam.
2. b) O que as mantinha presas ao tecido enquanto rodavam?

Uma garrafa de água cheia está pendurada por um fio e tem outro fio igual atado por baixo, como se mostra na figura. Se puxares o fio de baixo devagarinho, rompe-se o fio de cima; mas se puxares de repente, rompe-se o de baixo.

1. a) Explica porque é que, ao puxar devagar, se rompe o fio superior (pensa em que forças suporta cada fio).
2. b) Explica, com a inércia da garrafa, porque é que ao puxar de repente se rompe o fio inferior.
3. c) Prevê o que aconteceria com uma garrafa quase vazia e justifica que papel desempenha a sua massa.

A Leonor leva um balão de hélio preso com um fio curto no carro. Surpreendentemente, ao travar, o balão inclina-se para trás, exatamente ao contrário dos passageiros.

1. a) Descreve o que acontece aos passageiros ao travar e explica-o com a inércia.
2. b) O ar do interior do carro também tem inércia: justifica o que acontece a esse ar ao travar e como isso explica que o balão, mais leve do que o ar, vá para trás.

Um livro está apoiado sobre o tablier liso de um carro (quase sem atrito). Descreve e explica com a primeira lei o que acontece ao livro em cada situação:

1. a) O carro arranca bruscamente.
2. b) O carro circula a velocidade constante numa reta.
3. c) O carro trava a fundo.
4. d) Num carro real o tablier não é tão liso: que papel desempenha o atrito entre o livro e o tablier?

Um skater desce a rua e o seu skate bate contra uma pedra pequena: o skate fica travado e ele sai projetado para a frente.

1. a) Explica com a primeira lei porque sai projetado.
2. b) Relaciona este acidente com a função do cinto de segurança num carro.
3. c) Se em vez de uma pedra o skate travasse pouco a pouco ao entrar no relvado, sairia projetado com tanta violência? Justifica.

Imagina que viajas numa carruagem de comboio sem janelas, tão bem isolada que não ouves nem sentes nada do exterior, e o comboio desloca-se a velocidade constante numa linha perfeitamente reta e lisa.

1. a) Poderias saber, sem olhar para fora, se o comboio está parado ou se move? Justifica com a primeira lei.
2. b) E se o comboio acelerasse ou travasse? Descreve um teste simples que poderias fazer dentro da carruagem para o notar.

O Bruno leva um copo de plástico cheio de água até à borda, apoiado no descanso de braço do carro.

1. a) Explica com a inércia porque é que a água transborda para trás quando o carro arranca com força.
2. b) Prevê o que acontecerá ao descrever uma curva rápida para a direita e justifica.
3. c) A água transbordaria ao circular a $120\ \text{km/h}$ numa reta, se o carro for suavemente e sem variações de velocidade? Explica a diferença.

Um camião-cisterna transporta leite com o depósito a meio. O motorista nota que, ao travar, a carga «empurra» o camião para a frente.

1. a) Explica com a primeira lei o que faz o leite dentro do depósito ao travar.
2. b) Porque é mais perigoso levar o depósito a meio do que completamente cheio, sem espaço para a carga se mover?
3. c) Que precauções deveria tomar o motorista? Relaciona-as com a inércia.

Um ciclista que circula a velocidade constante numa reta larga uma chave-inglesa, deixando-a cair da mão sem a empurrar. Despreza a resistência do ar.

1. a) Vista pelo próprio ciclista, a chave cai exatamente por baixo do ponto de onde a largou, à frente ou atrás? Justifica.
2. b) Descreve a trajetória que vê uma pessoa parada no passeio.
3. c) Explica a diferença entre ambas as descrições usando os referenciais e a inércia.