Forças sobre o plano inclinado e Leis de Newton

Transcrição

1 Forças sobre o plano inclinado e Leis de Newton à Força normal: sempre perpendicular ao plano (faz com ele um ângulo de 90 o ), é uma força de sustentação do objeto, exercida pela superfície = força de compressão à Força peso: é a força de atração entre o planeta Terra e todos os objetos que tem massa. É desenhada a partir do centro de gravidade do objeto (meio), e aponta sempre para o centro da Terra. Por isso, quando representada em um plano inclinado, realiza um ângulo de 90 o com a Terra, mas um ângulo diferente de 180 o com a normal. à Força de atrito: é uma força de interação entre duas superfícies. No caso do plano inclinado, em que o bloco está sendo arrastado, ela é contrária ao movimento. Se estiver em repouso, em um plano inclinado semelhante ao da figura, será representada no sentido diagonal para cima e direita. à Força de tensão (quando há um cabo puxando o bloco): é uma força que existe quando há uma tensão, de cabos, fios ou correntes sobre um objeto. É representada a partir do objeto que está sendo sustentado em direção ao cabo de sustentação. OBSERVAÇÕES: o Nas roldanas fixa, T = P; e nas roldanas móveis, T = P/2 o A tensão pode ser calculada de diversas maneiras. Vale a pena conferir o link: Tensão-em-F%C3%ADsica

2 Plano Inclinado 1 a Lei de Newton 1 a Lei de Newton: Todo objeto permanece em seu estado de repouso ou de rapidez uniforme em uma linha reta, a menos que uma força resultante não nula seja exercida sobre ele à inércia o Em um plano inclinado, considera-se o equilíbrio de forças: (Σ F = 0) o É bastante importante saber realizar a decomposição de vetores em exercícios sobre plano inclinado Ø Verifique a decomposição da força P. Ø Transponha o Px para a linha tracejada Ø Esse triângulo é semelhante ao triângulo formado pelo plano inclinado e a superfície da Terra (forma um ângulo α)

3 Ø A seta vermelha representa a força de atrito, que é contrária a Px, já que o bloco está em repouso (e o somatório das forças é 0) à se anulam Ø A seta amarela representa a força normal, que é contrária a Py, e portanto se anulam Ø Para encontrar todos os valores de força, deve-se: o Igualar Px e Fatrito o Igualar Py e N o Encontrar Py e Px a partir do seno e cosseno de α e P o Se a Força de atrito for substituída pelo coeficiente de atrito no enunciado, considere o atrito estático para todos os efeitos (se o bloco estiver em repouso, logo não há deslizamento entre o corpo e a superfície) à e então calcule a força de atrito pela seguinte fórmula:, em que u é o coeficiente de atrito Força de Atrito Como vimos no exemplo anterior, a força de atrito pode ser definida pela fórmula:, em que o coeficiente de atrito ( u ) é um valor adimensional, que guarda uma relação de proporcionalidade com a Força de Atrito. Esse coeficiente depende das superfícies de contato.

4 Quando o objeto está parado, podemos dizer que não há deslizamento entre o corpo e a superfície à ATRITO ESTÁTICO. Quando o objeto está realizando um movimento, ou seja, há um deslocamento entre o corpo e a superfície à ATRITO CINÉTICO. Analogamente, a Força de Atrito Estático é diretamente proporcional ao coeficiente de atrito estático e a Força de Atrito Cinético é diretamente proporcional ao coeficiente de atrito cinético. Como os pontos de contato são maiores quando o objeto está parado, o coeficiente de atrito estático é sempre maior do que o coeficiente de atrito cinético, sendo assim, é necessário que se faça mais força para iniciar o movimento do objeto do que para prosseguir o movimento. Terceira Lei de Newton (Lei da ação e reação) Quando um objeto A exerce uma força sobre um objeto B, este reage sobre A com uma força de mesmo módulo, mesma direção e de sentido contrário. As forças denominadas ação e reação não podem se equilibrar/anular, pois não estão no mesmo objeto!

5 Segunda Lei de Newton Um objeto (de massa m), sob a ação de uma força (F) única não nula, ou sob a ação de forças que não se anulam mutuamente, adquire uma aceleração (a). Podemos resumir a 2 a Lei de Newton por meio da seguinte fórmula: A força F que atua em um objeto é diretamente proporcional à aceleração a que ela produz no objeto. Quanto maior for a massa do objeto, maior será a sua inércia. A força Peso pode ser determinada por: P = m.g, em que m é a massa do objeto e g é a aceleração da gravidade. Em um sistema de blocos, ambos os blocos ficam sujeitos a deslocamentos iguais em um mesmo intervalo de tempo, desde que permaneçam em contato uns com os outros e que não haja deslocamento entre eles. Assim, estão sujeitos a aceleração e velocidades de mesmo módulo. A força resultante que atua sobre o sistema é dada por: FR = F AA - AB (ma + mb)a = F (AA + AB), em que FR é a força resultante, F é a força realizada sobre os blocos, ma e mb são as massas dos blocos, AA e AB são as forças de atrito.