LOGO FQA. Da Terra à Lua. Leis de Newton. Prof.ª Marília Peres. Adaptado de Serway & Jewett

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1 LOGO Da Terra à Lua Leis de Newton Prof.ª Marília Peres Adaptado de Serway & Jewett

2 Isaac Newton ( ) Físico e Matemático inglês Isaac Newton foi um dos mais brilhantes cientistas da história. Antes dos 30 anos, formulou os conceitos básicos da Mecânica Clássica, descobriu a Lei Universal da Gravitação e inventou o método matemático de cálculo. Como consequência das suas teorias Newton foi capaz de explicar o movimento dos planetas, as marés e os movimentos especiais da Terra e da Lua.Também interpretou o comportamento da Luz, desenvolvendo a óptica.

3 Classificação de Forças Forças de Contacto: Envolvem um contacto físico entre os objectos ou corpos. Forças de Interacção: Não necessitam de contacto.

4 Mais sobre Forças Uma mola pode ser calibrada para se determinar o valor de uma força (dinamómetro). Unidade S.I.: N (newton) (1 newton é a intensidade da força exercida numa partícula material de massa 1 kg, de modo a imprimir-lhe uma aceleração de 1m.s -2 na direcção e sentido da força) As forças são vectores, por isso deves usar as regras de adição de vectores para conheceres a força resultante que está a actuar no objecto.

5 1.ª Lei de Newton ou Lei da Inércia Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme quando as forças que nele actuam se equilibram. Isto significa que: - Um corpo permanece parado até que alguma força o faça mover; - Um corpo em m.r.u. Continua sempre no seu estado de movimento até que a actuação de uma força o faça parar ou alterar o seu movimento

6 Massa Inercial A tendência que um objecto possui para resistir a qualquer alteração do seu movimento chama-se inércia. A massa é a propriedade do objecto que especifica quanto é a resistência que esse objecto oferece à alteração do seu movimento.

7 2.ª Lei de Newton A aceleração de um objecto é directamente proporcional à intensidade da resultante de forças que actua sobre ele, e inversamente proporcional à sua massa. F = ma Sendo que a resultante das forças é o somatório de todas as forças que actuam no objecto.

8 2.ª Lei de Newton F m a F M a F m m a F M a m F m m a F M a F = ma

9 Força Gravitacional Existe uma força invisível que atrai os objectos! É a força que a Terra exerce em cada Tem a direcção vertical para o centro da Terra e o sentido de cima para baixo. O seu valor corresponde ao peso do objecto: P = F g = mg

10 Lei da Gravitação Universal Dois corpos interactuam entre si, com uma força cuja intensidade: - aumenta directamente com a massa dos corpos - diminui na razão inversa do quadrado da distância entre os seus centros. Em que: F g - é a força gravitacional (N) m1 2 2 m F g = G F = G d 1 g G Constante de gravitação universal G = 6,67 x Nxm 2 xkg -2 m 1 e m 2 massas (kg) d 2 m 2 d distância entre os corpos (m)

11 3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção A maça é atraída pela gravidade da Terra. A Terra é atraída pela gravidade da maça.

12 3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção Se dois objectos interactuam, a força que o objecto 1 exerce no objecto 2, é igual em valor à força que o objecto 2 exerce no objecto 1, com a mesma direcção mas de sentido oposto.

13 Par Acção-Reacção, Exemplo 1 A força normal (mesa no monitor) é a reacção à força que o monitor exerce na mesa.(normal significa perpendicular, neste caso).

14 Exemplo 1 - continuação Num diagrama de forças aplicado ao monitor podemos ver que a normal e a força da gravidade são as únicas forças a actuar.

15 Objectos em Equilíbrio Se a aceleração de um objecto é zero, podemos dizer Add que Your este Text se encontra em equilíbrio. Matematicamente, Add Your Text é equivalente a dizer que a resultante é nula. logo e

16 Conselhos para a Resolução de Problemas a partir das Leis de Newton Esquematize o problema (desenhe um esquema). Classifique o problema. Equilíbrio (ΣF = 0) ou Segunda Lei de Newton (ΣF = m a) Análise Desenhe um esquema de forças para cada objecto (apenas as que actuam no objecto).

17 Análise Estabeleça um sistema de eixos. Verifique as unidades. Aplique as equações apropriadas a cada componente. Determine o valor das grandezas desconhecidas Final Verifique a ordem de grandeza dos resultados obtidos

18 Equilíbrio, Exemplo Semáforo Um semáforo de peso 122 N está pendurado por um cabo preso a outros dois cabos ligados a um suporte. O cabos superiores fazem ângulos de 37,0º e 53,0º com a horizontal.o semáforo permanece em repouso nessa situação ou irá cair? Esquematize o semáforo: Classifique o problema: Não há movimento, logo a aceleração é nula.

19 Equilíbrio, Exemplo Semáforo Análise: Necessita de dois diagramas de forças. Aplique a equação do equilíbrio ao semáforo e encontre: Aplique as equações do equilíbrio ao cabo e encontre e.

20 Existência de uma Força Resultante Se um objecto que pode ser considerado (para efeitos de cálculo) uma partícula experimenta uma aceleração é porque a resultante das forças que actuam nele é diferente de zero. Desenhe um diagrama de forças. Aplique a segunda Lei de Newton a cada componente.

21 Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 Forças que actuam no caixote: A tensão A força da gravidade A força normal exercida pelo chão

22 Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 Aplicar a segunda Lei de Newton: Resolver

23 O Pára-quedista No final: - A resistência do ar anula-se com a força gravítica, sendo a resultante nula, e como tal a aceleração também é nula. - A velocidade constante chamada velocidade terminal é aproximadamente 10 ms -1

24 Interacções Fundamentais da Natureza Interacção Agentes Intensidade* Alcance (m) Nuclear Forte Quarks e partículas por eles formadas m (dimensão do núcleo do átomo) Electromagnética Partículas carregadas electricamente 1/137 Ilimitado Nuclear Fraca Alguns quarks m Gravitacional Todas as partículas com massa 6x10-39 Ilimitado * Valores referentes à intensidade da força nuclear forte