Cinemática Vetorial e Leis de Newton. COLÉGIO SÃO JOSÉ CAPÍTULOS 3 e 4 LIVRO REVISIONAL

Transcrição

1 Cinemática Vetorial e Leis de Newton COLÉGIO SÃO JOSÉ CAPÍTULOS 3 e 4 LIVRO REVISIONAL

2 São aquelas que, diferente das grandezas escalares, ficam bem definidas não só com um valor e uma unidade, mas precisam também de um vetor (uma seta). É o caso de medidas relacionadas ao movimento. São representadas pela letra correspondente, com uma seta em cima (para destacar que são vetoriais). Por exemplo: Velocidade ( v ) Força ( F ) Campo Elétrico ( E ) Grandeza Vetorial

3 Definimos como um vetor uma seta em linha reta, com as seguintes características: 1. Direção: É a linha reta na qual o vetor está contido, independente de onde esteja a origem e onde esteja a ponta. Por exemplo: (direção horizontal) e (direção vertical); Vetores

4 2. Sentido: É a característica que determina, dada uma determinada direção, onde é a origem e onde é a ponta. Em outras palavras, descreve de onde o vetor está vindo e para onde ele está indo.

5 3. Módulo: É o comprimento da seta. Determina a intensidade da grandeza vetorial, ou seja, quanto maior o módulo (comprimento) do vetor, maior a intensidade da grandeza que ele representa, e vice-versa.

6 Operações com vetores

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10 MECÂNICA NEWTONIANA LEIS DE NEWTON

11 I - Todo corpo permanece em seu estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme a não ser que seja obrigado, por uma força, a mudar tal estado. II - Mudança de movimento é proporcional a forca aplicada e ocorre na direção da força. III - A cada ação corresponde sempre uma reação em sentido oposto, ou seja, as ações mútuas de dois corpos são sempre iguais, em módulo, e com sentidos opostos. Examinemos agora estas leis detalhadamente. As Leis de Newton do Movimento

12 Todo corpo tende a manter o seu estado de movimento ou de repouso até que uma força resultante atue sobre ele. A primeira lei descreve uma propriedade comum a toda matéria: a inércia. Ela relata que um corpo em movimento descreve uma trajetória retilínea com velocidade constante a menos que alguma influência chamada forca o impeça de fazê-lo. Primeira Lei de Newton Referenciais Inerciais

13 II Lei - A força resultante que age sobre um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela sua aceleração. F res =ma Unidade: Newton (N) III Lei - Quando dois copos interagem, as forças que cada corpo exerce sobre o outro são sempre iguais em módulo e têm sentidos opostos. Massa e Forca Segunda e Terceira Leis de Newton

14 Força gravitacional F g : Força que os corpos que possuem massa exercem uns sobre os outros. F g =mg Peso: Módulo da força necessária para impedir que o corpo caia livremente, medida em relação ao solo. P=mg Força Normal: Quando um corpo exerce uma força sobre uma superfície, a superfície ( ainda que aparentemente rígida) se deforma e empurra o corpo com uma força normal (F N ) que é perpendicular à superfície.

15 Atrito: Força contrária ao movimento resultante exercida quando há contanto entre as superfícies de materiais. Ex: Cadeira arrastando. Tração (T): Força exercida por uma corda tencionada e fixa em determinado corpo.

16 (PUC-RJ) Uma locomotiva puxa uma série de vagões, a partir do repouso. Qual é a análise correta da situação? a) A locomotiva pode mover o trem somente se for mais pesada do que os vagões. b) A força que a locomotiva exerce nos vagões é tão intensa quanto a que os vagões exercem na locomotiva; no entanto, a força de atrito na locomotiva é grande e é para frente, enquanto que a que ocorre nos vagões é pequena e para trás. c) O trem se move porque a locomotiva dá um rápido puxão nos vagões, e, momentaneamente, esta força é maior do que a que os vagões exercem na locomotiva. d) O trem se move para frente porque a locomotiva puxa os vagões para frente com uma força maior do que a força com a qual os vagões puxam a locomotiva para trás. e) Porque a ação é sempre igual à reação, a locomotiva não consegue puxar os vagões.

17 Letra (B) Comentário De acordo com a terceira lei de Newton, a força que a locomotiva faz nos vagões tem sempre a mesma intensidade que aquela que os vagões exercem sobre a locomotiva. Isto elimina as opções C e D. Por outro lado,a locomotiva sempre consegue mover o trem, desde que possua combustível suficiente para fazer mover suas rodas; isto elimina as opções A e E. Quando as rodas da locomotiva tendem a mover-se devido à atuação do combustível, empurram o chão para trás com uma força grande, que por sua vez, através do atrito, empurram-nas para frente com mesma intensidade (par ação-reação); a tendência de arrasto das rodas dos vagões em relação ao chão, faz surgir uma força de atrito para trás exercida pelo chão. Este atrito é menor do que o que atua sobre as rodas da locomotiva e assim o conjunto locomotivavagões tem resultante de forças externas horizontais de atrito para frente, que os faz moverem-se.