FÍSICA - I Força e Movimento I 3ª. Parte Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio Objetivos Trabalhar FORÇAS como grandezas vetoriais. Enunciar as três Leis de Newton. Aplicar as três Leis de Newton em problemas envolvendo pontos materiais. Relacionar o conceito de força com o movimento de pontos materiais. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 2 Introdução Todos os corpos nas proximidades da superfície da Terra são por ela atraídos. Um corpo apoiado sobre uma superfície sólida, embora atraído pela Terra não se desloca em sua direção. Estes e outros efeitos observáveis estão relacionados a 3ª. Lei de Newton. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 3
Estudo de Caso I Um cavalo se recusa a puxar uma carroça, utilizando o seguinte raciocínio: De acordo com a 3ª. Lei de Newton, se eu exerço uma força sobre a carroça, a carroça exercerá uma força igual e oposta sobre mim. Assim, a força resultante será nula e eu não terei a possibilidade de acelerar a carroça. O que é que está errado neste raciocínio? Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 4 3ª. Lei de Newton Quando dois corpos interagem, eles exercem forças entre si. Essas forças são iguais em módulo e direção, e de sentidos opostos. As forças ocorrem em pares e simultaneamente ocorrem em corpos distintos. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 5 3ª. Lei de Newton Exemplo 01 F n F' n P P' Terra Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 6
3ª. Lei de Newton Estudo de Caso I Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 7 3ª. Lei de Newton Estudo de Caso I F n Carruagem F F' Cavalo F p P f F ' p Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 8 Forças Especiais Força gravitacional Força normal Lei de Hooke (Molas) Forças de Contato e de Campo Forças fundamentais Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 9
Exemplo 02 Suponha que sua massa seja de 80 kg e que você esteja de pé sobre uma balança colocada no piso de um elevador. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 10 Exemplo 02 A balança mede força e está calibrada em newtons. Qual será a leitura da balança quando o elevador estiver: subindo com uma aceleração para cima de módulo a. Descendo com uma aceleração para baixo de módulo a. Subindo a 20 m/s e sua velocidade estiver diminuindo a uma taxa de 8 m/s² Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 11 Exemplo 03 Um trabalhador está empurrando um caixote de massa m 1 = 4,2 kg. Na frente do caixote está um segundo caixote de massa m 2 = 1,4 kg. Ambos os caixotes deslizam sobre o chão sem atrito. O trabalhador empurra o caixote 1 com uma força de 3,0 N. Encontre as acelerações dos caixotes e a força exercida sobre o caixote 2 pelo caixote 1. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 12
Exemplo 04 A figura mostra um bloco D com massa M = 3,3 kg. O bloco está livre para se mover ao longo de uma superfície horizontal sem atrito e está conectado, por uma corda que passa por uma polia sem atrito, a um segundo corpo P de massa m = 2,1 kg. A corda e a polia têm massas desprezíveis comparadas às dos blocos. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 13 Exemplo 04 O bloco pendurado P cai e o bloco que desliza D acelera para a direita. Encontre A aceleração do bloco D. A aceleração do bloco P. A tensão na corda. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 14 Bloco que desliza D M Superfície sem atrito m Bloco Pendurado P Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 15
Exemplo 05 Um bloco B de massa M = 15,0 kg está pendurado por uma corda a partir de um nó N de massa m N, o qual está pendurado em um teto por intermédio de duas outras cordas. As cordas têm massas desprezíveis, e o módulo da força gravitacional sobre o nó é desprezível comparado com a força gravitacional sobre o bloco. Quais são as tensões sobre as três cordas? Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 16 28º 47º Corda 1 Corda 2 Nó N Corda 3 M Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 17 Exemplo 06 Na figura, uma corda prende um bloco de 15 kg, mantendo-o estacionário sobre um plano sem atrito, inclinado de um ângulo θ = 27º. quais são os módulos das forças T da corda sobre o bloco e da normal Fn do plano sobre o bloco? Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 18
Sem atrito m θ Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 19 EXERCÍCIO EM CLASSE 03 Objetivos: Aplicar a 2ª. Lei de Newton a diversas modelos considerados básicos. Tempo de realização: 10 minutos Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 20 Referências RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; WALKER, J. Física 1. 7ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; KRANE, K. S. Física 1. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros, v. 1: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. Física I - Prof. M.Sc. Lúcio P. Patrocínio 21