DINÂMICA VETORIAL BÁSICA: LEIS DE NEWTON E SUAS APLICAÇÕES. Prof. Neckel. 1ª Lei de Newton: A inércia

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1 Física 1 Prova 2 Tema 1 DINÂMICA VETORIAL BÁSICA: LEIS DE NEWTON E SUAS APLICAÇÕES 1ª Lei de Newton: A inércia Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele Isaac Newton, 1687 Um corpo nesta situação é dito inerte ou em estado inercial

2 Detalhe sobre a 1ª lei: referenciais O ponto de vista adotado para trabalhar com as leis de newton deve ser um referencial que esteja em estado de inercia, do contrário não será possível descrever a dinâmica do corpo por meio de forças naturais. Exemplo 1 Elevador em velocidade constante e em queda livre Exemplo 2 Balde de Newton Detalhe sobre a 1ª Lei: Força Entenda-se por Força todo o tipo de interação entre dois corpos. A associação de força por interação entre dois corpos deixa mais simples a compreensão da terceira lei.

3 Tipos de força Forças de campo (não tem necessidade de contato) Gravitacional Elétrica Magnética Forças de contato Atrito Tração Normal contato simples Etc... 2ª Lei de Newton: Consequência das forças A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada Isaac Newton, 1687 Em suma: Um conjunto de interações não nulas sobre um corpo causa ao mesmo uma aceleração A massa do corpo é uma medida de resistência a aceleração do mesmo

4 Formulação da 2ª lei = = 2ª Lei de Newton: Separação de coordenadas = + = + Logo = = = =

5 Decomposição de forças Diagrama de corpo livre É a técnica utilizada para resolver problemas de lei de Newton. Consiste em supor que todas as forças aplicadas a um corpo podem ser aplicadas a um ponto que representa o corpo como um todo.

6 Diagrama de corpo livre e somatório de forças. = = = + = Exemplo 1

7 Exemplo 2 Sendo =30 e =40, determinar para que o móvel permaneça em repouso Forças especiais Algumas forças devem ser levadas em consideração para resolução de problemas simples. Em física 1 trabalha-se com basicamente Força Gravitacional (chamada de força peso) Forças de tração (chamadas também de tensão somente em física 1 e mecânica geral) O conceito de tensão é outro em resistência dos materiais Forças de reação Normal de superfície (chamada de força Normal) Forças de atrito Estático e cinético (ou dinâmico)

8 Força gravitacional ou força peso É a força que dois corpos de massas m e M exercem sobre si. Na superfície da terra, consideramos a mesma como força constante e que sempre aponta para baixo (ou para o centro da terra) e atua sobre qualquer corpo de massa m. Seu módulo ou intensidade: = O vetor (mais utilizado em Mecânica Geral) =(0 ) Força de tração ou tensão Cabos esticados exercem forças sobre corpos na sua própria direção. Considerações: Para problemas básicos é suficiente considerar cabos como elementos inextensíveis e de massa desprezível Todos os pontos do cabo estão tracionados sob a mesma intensidade.

9 Mesmo cabo, mesma tração Força contato normal de superfície (Força Normal) É a força que uma superfície faz contra o corpo que nela se encontra em contato. Propriedade: A força normal sempre atua perpendicular a superfície de contato contra o corpo.

10 Exemplo 3ª Lei de Newton: Ação e Reação A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos Isaac Newton, 1687 É errôneo falar que o corpo A faz força sobre B. Correto é falar que os corpos A e B trocam forças. Quando A interage com B, automaticamente B interage com A.

11 Verificações da 3ª Lei Um par de forças que são ação-reação respeitam os seguintes preceitos: Agem em corpos diferentes Tem mesma direção Tem sentidos opostos São do mesmo tipo (normal, tração, gravitacional, elétrica) Tem a mesma magnitude. Interpretação da 3ª lei juntamente com a 2ª e a 1ª. Enquanto há contato, a intensidade da interação é igual para os dois corpos (3ª lei). Porém, a consequência da interação é diferente para ambos (2ª lei, por causa das diferentes massa, acelerações diferentes). Quando o contato cessa, se não houverem outras forças, os corpos não aceleram mais (1ª lei)

12 Exemplo Reflexão: Reação da força gravitacional? ONDE? EM QUE DIREÇÃO?