2. Fora e Movimento - As Leis de Newton

PRINCIPAIS FORÇAS DA MECÂNICA

- Peso (gravitacional) - Normal (superfície no corpo) - Força de Atrito (resistência) - Tração (em cordas, cabos)

P

EQUILÍBRIOResultante de forças nula em uma partícula

EQUILÍBRIO

Observe o telefone em cima da mesa. Ele está em repouso. Isso quer dizer, que as forças que atuam sobre ele são nulas.

Agora observe o pára-quedista caindo em MRU. Isso quer dizer que a resultante das forças que atuam sobre ele é nula.

UM CORPO EM MRU

|F|Fatat| = |F|| = |F|

|F|FNN| = |F| = |Fgg||

FORÇA E MOVIMENTO

Leis de Newton

1ª LEI DE NEWTON

INÉRCIA Todo corpo permanece em seu estado de

equilíbrio (repouso ou de movimento uniforme em linha reta), a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele.

Se a resultante das forças que atuam em um corpo for nula, ele se permanecerá em sua situação de EQUILIBRIO, isto é, encontrará em repouso (se estiver inicialmente em repouso) ou em movimento retilíneo uniforme (se estiver inicialmente em movimento).

TAMBÉM PODE SER ENUNCIADA ASSIM:

SITUAÇÕES DA 1ª LEI

SITUAÇÃO 01 Andando de Ônibus

SITUAÇÃO 02 Obstáculos à frente!

SITUAÇÃO 03 Acidente de Carro

SITUAÇÕES DIVERSAS

PENSE E RESPONDA!!! Se retirarmos rapidamente a placa que

apoia a pedra, a pedra cai dentro do recipiente. Por que a pedra não é levada pela placa?

MASSA E INÉRCIA

Quanto maior a massa de um objeto, maior a força necessária para iniciarmos, pararmos ou mudarmos o seu estado de movimento. É por isso que dizemos que a massa é a medida de inércia de um corpo.

3ª LEI DE NEWTONAÇÃO E REAÇÃO

A cada ação opõe-se sempre uma reação igual, ou as reações

mútuas de dois corpos sobre o outro são sempre iguais e

dirigidas em sentidos contrários.

PESO E NORMAL

Muitos acham que peso e normal são pares de ação e reação. Isso não é verdade.

Pares Ação-Reação nunca atuam no mesmo corpo.

Mas então, onde fica a Mas então, onde fica a reação do peso?reação do peso?

PESO E NORMAL

Terra

P

N

N´

P´

PESO DE UM CORPO O peso de um

corpo é a força de atração gravitacional que a Terra, a Lua ou qualquer planeta exerce sobre ele.

No plano horizontal o módulo do vetor peso é igual ao módulo da Normal. Mas eles não são pares de ação e reação.

COMO CALCULAR O PESO DE UM CORPO

1 kg = 9,8 N

P = m . gP = m . gAceleração da gravidadeg = 9,8 m/s² = 10 m/s²

EXEMPLO 01

Na Terra, num local em que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, um corpo pesa 98N. Esse corpo é, então levado para a Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1,6m/s2?. Determine sua massa e o seu peso na Lua.

EXEMPLO 02

Um homem tenta levantar uma caixa de 5kg, que esta sobre uma mesa, aplicando uma força vertical de 10N. Determine o valor da força que a mesa aplica na caixa.

TRAÇÃO EM CORDAS

ROLDANAS

EXEMPLO 03

A figura mostra um bloco, de peso igual a 700N, apoiado num plano horizontal, sustentando um corpo de 400N de peso, por meio de uma corda inextensível, que passa por um sistema de roldanas consideradas ideais. O módulo da força do plano sobre o bloco é:

2ª LEI DE NEWTONA Lei fundamental da Dinâmica

Se a resultante das forças que atuam sobre um corpo for diferente de zero, o corpo apresentará uma aceleração.

ISAAC NEWTON:

“A variação de movimento é proporcional à força aplicada;

e se faz na direção da reta

em que esta força é

aplicada.”

CARACTERIZANDO O VETOR ACELERAÇÃO

A tem a mesma direção e sentido da força FR aplicada;

|a| é proporcional ao módulo de |FR|; |a| é inversamente proporcional à

massa m; Sendo, FR a força resultante sobre o

corpo, m a massa e a a aceleração por ele adquirida

Fr = m.aFr = m.a

EXEMPLO 04

Observando-se o movimento de um carrinho de 0,4kg ao longo de uma trajetória retilínea, verificou-se que sua velocidade variou linearmente com o tempo de acordo com os dados da tabela a seguir.

Determine a intensidade da força, em newtons, que atuou no carrinho no intervalo de tempo considerado.

EXEMPLO 05

Os motores de um carro de 500 kg aplicam-lhe uma força de 2000 N para fazê-lo sair do repouso e atingir uma certa velocidade em 5s. Determine a velocidade que o automóvel atinge.

EXEMPLO 06

A figura abaixo mostra um esquema de dois blocos A e B de massas iguais a 64kg e 36Kg, respectivamente, que estão ligados por um fio inextensível. Considerando que não existe atrito entre o bloco A e a superfície, determine a aceleração do sistema.

EXEMPLO 07

Dois blocos A e B de massas 3kg e 2kg, respectivamente, são empurrados por uma força de 20N em uma superfície horizontal e sem atrito, como mostra a figura abaixo.  

Determine:a) a aceleração do sistema.b) a força que o bloco B exerce no bloco A.

EXEMPLO 08

Três blocos, A, B e C, de massas 2kg, 3k e 5kg, respectivamente, deslizam sobre uma superfície horizontal cujo atrito com estes corpos é desprezível, puxados por uma força F de intensidade 80N.

Determine:a) A tração entre os blocos B e C.b) A tração entre os blocos A e B.

EXEMPLO 09

O bloco da figura a seguir está em movimento em uma superfície horizontal, em virtude da aplicação de uma força F paralela à superfície. A força de atrito entre o bloco e a superfície vale 14N . Calcule a aceleração do bloco

Dado: g=10,0m/s²

FORÇA DE ATRITO

Força de resistência devido às irregularidades existentes entre as superfícies em contato. Na maioria das vezes se opõe ao movimento.

f = µ.NOnde f é a força de atrito, µ é o coeficiente de atrito entre a superfície e o

corpo e N é a força normal.

Atrito estático: atua no corpo em repouso.

fe = µe .N Atrito cinético (dinâmico): atua no corpo em

movimento.

fc = µc .N

EXEMPLO 10 Um bloco de massa 2,0 kg está sobre uma mesa

plana e horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o bloco e o plano são μe = 0,30 e μc = 0,20, respectivamente. Um força F horizontal, de intensidade variável, é aplicada sobre o corpo.

a) Qual o valor da força de atrito estático máximo entre o bloco e a superfície?

b) O que acontece ao aplicarmos uma força de 5N sobre o bloco? Qual a aceleração do bloco?

c) O que acontece ao aplicarmos uma força de 8N sobre o bloco? Qual a aceleração do bloco?

d) O que acontece ao aplicarmos uma força de 10N sobre o bloco? Qual a aceleração do bloco?

EXEMPLO 11

A figura abaixo mostra um esquema de dois blocos A e B de massas iguais a 8,00 kg e 2,00 Kg, respectivamente, que estão ligados por um fio inextensível. Considerando que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco A e a superfície é μc = 0,10, determine a aceleração do sistema.

EXEMPLO 12

As rodas de um automóvel travaram durante uma frenagem de emergência. O carro, então, desliza ao logo de um pavimento e as marcas da derrapagem tinham 290m de comprimento. Supondo μc = 0,60 e que a aceleração do carro foi constante durante a frenagem, a que velocidade estava o carro quando as rodas travaram? Considere g=10m/s².