Curso Física 1. Aula - 6. Leis de Newton Parte 1

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1 Curso Física 1 Aula - 6 Leis de Newton Parte 1

2 As Leis do Movimento A Primeira Lei de Newton Força Massa A Segunda Lei de Newton A Terceira Lei de Newton Exemplos

3 Cinemática e Dinâmica Cinemática: Descreve o movimento de objetos respondendo as questões: Quando? Onde? Quão rapido? Quão longe ou distante? Sem perguntar: Por que o objeto está se movendo daquela forma? Dinâmica: Descreve o movimento de objetos respondendo: Por que o objeto está se movendo daquela forma? O que causa a mudança de velocidade no objeto? A dinâmica estuda o movimento num nível mais profundo que a cinemática: ela estuda as causas das mudanças num objeto em movimento!

4 Dinâmica Descreve a relação entre o movimento dos objetos no nosso mundo cotidiano e as forças agindo neles Linguagem da Dinâmica envolve: Força: É a medida da interação entre dois objetos (empurrar ou puxar). Força é uma quantidade vetorial ela tem uma magnitude e uma direção e sentido. Massa: É uma medida de quão difícil é mudar a velocidade de um objeto (inércia de um objeto)

5 Sir Isaac Newton Formulou as leis básicas da mecânica Descobriu a Lei Universal da Gravitação Inventou o cálculo Inúmeros trabalhos versando sobre a luz e ótica O trabalho de Isaac Newton é considerado como representando a maior contribuição à ciência feita por um único individuo.

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7 Forças e Movimento Galileu Galilei ( ) René Descartes ( ) Isaac Newton ( ) Força, Movimento, Estado de Repouso

8 As Leis de Newton As leis que descrevem os movimentos de um corpo foram concebidas por Isaac Newton em na fazenda da família onde ele se refugiou fugindo da peste negra. Hoje em dia são conhecidas como as Leis de Newton e foram baseadas em cuidadosas observações dos movimentos.

9 As Leis de Newton As leis que descrevem os movimentos de um corpo foram concebidas por Isaac Newton em na fazenda da família onde ele se refugiou fugindo da peste negra. Hoje em dia são conhecidas como as Leis de Newton e foram baseadas em cuidadosas observações dos movimentos. A obra prima monumental de Newton: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural), Natural ou simplesmente Principia, publicado 1687.

10 As Leis de Newton Essas leis permitem uma descrição (e previsão) extremamente precisa do movimento de todos os corpos, simples ou complexos. Em dois limites as Leis de Newton deixam de ser válidas: na dinâmica de sistemas muito pequenos (física quântica) ou em situações que envolvem velocidades muito grandes (relatividade restrita). Nos domínios (nas dimensões) molecular, atômico e subatômico, precisamos usar mecânica quântica ou ainda mecânica quântica relativística. As propriedades determinadas pela mecânica quântica são a base para o mundo macroscópico, também.

11 Forças É a medida da interação entre dois objetos (empurrar ou puxar) É uma quantidade vetorial: tem magnitude e direção Pode ser uma força de contato ou ser resultado de um campo de força Forças de contato resultam do contato físico entre dois objetos Forças de campo agem em objetos desconectados Também chamada ação a distância

12 Forças Força Gravitacional Força de Arquimedes Força de Fricção Força de Tensão Força de Mola Força Normal

13 Natureza Vetorial da Força Vetor força: tem magnitude e direção Força Resultante: a força resultante agindo num objeto F = F = F + F + res 1 2 F Você precisa usar as regras de adição de vetores para obter a força resultante agindo num objeto F F12 F22.< F cm F 2 F1 tan ( ) 26.6 F2 1 (d) Elonga a mola de 2.24cm (c) Elonga a mola de 3cm

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15 Primeira Lei de Newton Uma partícula sujeita a uma força resultante nula mantém o seu estado de movimento. movimento Se ela estiver em repouso, repouso permanece indefinidamente em repouso; se estiver em MRU, mantém sua velocidade (constante em módulo, direção e sentido).

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19 Massa e Inércia Primeira Lei: Lei Todo objeto continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja compelido a mudar seu estado pela ação sobre ele de forças não balanceadas Inércia é uma propriedade de objetos a resistir mudanças em seu movimento! Massa é uma medida da quantidade de inércia Massa é uma medida da resistência de um objeto de mudar sua velocidade. Massa é uma propriedade inerente (intrinsica) de um objeto (matéria). Quantidade escalar e unidade SI: kg

20 Segunda Lei de Newton A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante agindo sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. massa

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27 Algumas forças especiais: Força gravitacional Peso (peso aparente, peso versus massa) Força normal Tração Força de atrito

28 Direção: sempre perpendicular a superfície Magnitude: depende da situação N Fg ma y N mg ma y = 0 N mg

29 Força de Tensão: T Uma corda esticada exerce forças sobre o que for que estiver em suas extremidades Direção: sempre ao longo da corda e sempre para fora do objeto Magnitude: depende da situação T 2 T 1 T 1=T 2=T

30 Dicas para Resolver Problemas: Leia o problema cuidadosamente pelo menos uma vez! Desenhe uma figura do sistema, identificando o objeto de interesse primário e indique as forças com setas Nomeie cada força na figura numa forma que traga a mente a quantidade física que ela representa (por exemplo, T para tensão) Desenhe um diagrama de corpo livre do objeto de interesse baseado na figura. Se objetos adicionais estão envolvidos, desenhe um diagrama de corpo livre para cada um deles Escolha um sistema de coordenadas conveniente para cada objeto Aplique a segunda lei de Newton. As componentes x- e y- da segunda lei de Newton devem ser obtidas da equação vetorial e escritas individualmente. Isto frequentemente resulta em duas equações com duas quantidades a serem obtidas Resolva para as quantidades desconhecidas desejadas e só depois substitua os números! F resultante,x =ma x F resultante,y =ma y

31 Máquina de Atwood O dispositivo chamado Máquina de Atwood foi inventado por G.Atwood ( ) em 1784 para determinar g. Calcule a aceleração dos blocos na máquina de Atwood.

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41 Vantagem mecânica: podemos balancear um peso exercendo uma força menor!

42 Terceira Lei de Newton Se um objeto 1 e objeto 2 interagem, a força exercida pelo objeto 1 sobre o objeto 2 é igual em magnitude, de mesma direção, mas de sentido oposto da força exercida pelo objeto 2 sobre o objeto 1. Fon A Fon B Equivalente a dizer que forças isoladas não podem existir!

43 Terceira Lei de Newton Se um objeto 1 e objeto 2 interagem, a força exercida pelo objeto 1 sobre o objeto 2 é igual em magnitude, de mesma direção mas de sentido oposto da força exercida pelo objeto 2 sobre o objeto 1.

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45 Alguns Pares Ação-Reação Fg G mm R2

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