O QUE É MECÂNICA DO PONTO DE VISTA DA FÍSICA?

Transcrição

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2 O QUE É MECÂNICA DO PONTO DE VISTA DA FÍSICA? Podemos dizer que a mecânica é uma área da física que trata as questões de movimento dos corpos levando em conta, de uma maneira geral, as causas do movimento. Nesse sentido, a mecânica inclui a cinemática e a dinâmica. O QUE É DINÂMICA? Podemos dizer que a dinâmica é a parte da Mecânica que estuda os movimentos e as causas que os produzem ou os modificam.

3 Uma força, coloquialmente, é o ato de empurrar ou puxar. Uma força é a interação entre dois objetos ou entre um objeto e seu ambiente. Uma força é uma grandeza vetorial com módulo, direção e sentido.

4 Força normal Força de atrito Força de tração

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6 VERIFICAR A SUPERPOSIÇÃO DE FORÇAS.

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8 Objetos em equilíbrio Princípio da Inércia Referenciais inerciais

9 Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado pela ação de forças impressas sobre ele (MOYSÉS NUSSENZVEIG, 4ª ed) Um corpo permanece em estado de repouso ou em um estado de movimento com velocidade escalar constante ao longo de uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar esse estado por meio de uma força resultante. (CUTNELL. J. D; JOHSON, K. W, 6ª ed)

10 A) Equilíbrio Estático: A velocidade vetorial é constantemente nula. B) Equilíbrio Dinâmico: A velocidade vetorial é constantemente não-nula. Neste caso, o ponto material realiza (MRU). Matematicamente:

11 Referencial inercial: não está acelerando em relação a uma estrela fixa. Referencial não-inercial: está sofrendo uma aceleração. Importante: As leis de Newton só podem ser aplicadas diretamente em referenciais inercias.

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13 Velocidade é um vetor, e qualquer variação nesse vetor (velocidade) corresponde a uma aceleração.

14 Situação em linha reta: Mudança no módulo da velocidade. Situação de curva realizada com v e l o c i d a d e e s c a l a r c o n s t a n t e : Mudança na direção da velocidade. Colisões unidimensionais: Mudança no sentido da velocidade.

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16 (SEARS & ZEMANSKY, 12ª ED) Pode um corpo permanecer em equilíbrio quando somente uma força atua sobre ele? Justifique sua Resposta

17 TEMPO PARA QUESTÃO: 2 MINUTOS Uma bola lançada verticalmente de baixo para cima possui velocidade nula em seu ponto mais elevado. A bola está em equilíbrio nesse ponto, sim ou não? Explique sua resposta RESPOSTA: Não, pois nesse ponto existe a força peso atuando no corpo. Sabemos que para o corpo estar em equilíbrio a resultante das forças deve ser igual a zero.

18 Concluímos que uma força resultante que atua sobre um corpo faz com que o corpo acelere na mesma direção que a força resultante.

19 Quando uma força resultante externa atua sobre um corpo, ele se acelera. A aceleração possui a mesma direção e sentido da força resultante. O vetor força resultante é igual ao produto da massa do corpo pelo vetor aceleração do corpo. (SEARS & ZEMANSKY, 12ª ED) No SI a unidade de força será: N (kg).(m/s²)

20 I. Uma força resultante que atua sobre um corpo faz com que o corpo acelere na mesma direção e sentido da força. II. Se o módulo da força resultante for constante a aceleração produzida sobre o corpo também será. III. Quanto maior a força resultante aplicada sobre o corpo maior a aceleração produzida. IV. Corpos de massas distintas adquirem acelerações distintas quando submetidos à mesma força resultante. V. Quanto mais massivo for o corpo menor a aceleração produzida para uma mesma força resultante.

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22 TRABALHAR RELAÇAO DE FORÇA E ACELERAÇÃO

23 (HALLIDAY E RESNICK, 9ª Ed) Se um corpo-padrão de 1 kg tem uma aceleração de 2,00 m/s² a 20,0 com o semieixo positivo, quais são (a) a componente x e (b) a componente y da força resultante a que o corpo está submetido e (c) qual é a força resultante em termos dos vetores unitários? (trabalhando vetores no contexto de força).

24 TEMPO PARA QUESTÃO: 10 MINUTOS Duas forças horizontais agem sobre um bloco de madeira de 2 kg que pode deslizar sem atrito na bancada de uma cozinha, situada em um plano xy. Uma das forças é F1=3î+4ĵ. Determine a aceleração do bloco em termos dos vetores unitários se a outra é: (a) F=-3î+(-4)ĵ; (b) F=-3î+4ĵ; (c) F=3î+(-4)ĵ

25 TEMPO PARA QUESTÃO: 2 MINUTOS A segunda lei de Newton indica que quando uma força resultante não nula atua sobre um objeto ele deve estar acelerando. Isto significa que quando duas ou mais forças são aplicadas simultaneamente a um objeto, ele deve necessariamente estar acelerando? Explique. RESPOSTA: Não necessariamente, pois as forças aplicadas podem se cancelar e assim a força resultante ser zero, portanto a resultante das forças deve ser diferente de zero para que o objeto possa estar acelerando.

26 Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B (uma ação ), então, o corpo B exerce uma força sobre o corpo A (uma reação ). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. Essas duas forças atuam em corpos diferentes. (SEARS & ZEMANSKY, 12ª ED)

27 Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B (uma ação ), então, o corpo B exerce uma força sobre o corpo A (uma reação ). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. Essas duas forças atuam em corpos diferentes. (SEARS & ZEMANSKY, 12ª ED)

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29 O que é um diagrama de corpo livre? Representação do objeto de estudo livre de sua vizinhança C o n t é m a l é m d o objeto ou corpo, as f o r ç a s q u e a t u a m SOBRE ele.

30 1. Desenhe um esboço da situação que será estudada, contendo o objeto ou sistema físico. 2. Represente todas as forças que atuam SOBRE esse sistema; 3. Escolha um sistema de coordenadas; Obs.: Escolha um sistema de coordenadas que simplifique os seus cálculos, sempre que possível

31 (CUTNELL & JOHNSON, 6ª ED) Um peso está pendurado em um anel no meio de uma corda, como ilustra o desenho. Represente o diagrama de corpo livre para o anel.

32 (SEARS & ZEMANSKY, 12ª ED) O carrinho abaixo está em movimento acelerado em um plano inclinado sem atrito. Represente o diagrama de corpo livre para o carrinho e para o balde.