Física Geral e Experimental I Prof. Ms . Alysson Cristiano Beneti

Física Geral e Experimental I Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti

Instituto Tecnológico do Sudoeste PaulistaFaculdade de Engenharia Elétrica – FEEBacharelado em Engenharia Elétrica

Aula 10 As Leis de Newton

IPAUSSU-SP2012

As Leis de NewtonO que causa um movimento? Você poderá responder:

uma força! É isto mesmo, o conceito de FORÇA está associado à mudança de velocidade de um corpo.

A Mecânica Newtoniana (Isaac Newton, 1642-1727) estabelece a relação entre a força e a aceleração por ela produzida em um corpo de massa m.

Entretanto, a Mecânica Newtoniana não se aplica a todas as situações. Em casos de altas velocidades, próximas à velocidade da luz, ela deve ser substituída pela Teoria da Relatividade Restrita de Albert Einstein (1879-1955). Já, se as dimensões dos corpos envolvidos nos movimentos são muito pequenas (massa muito pequena), da ordem de dimensões atômicas, ela deve ser substituída pela Mecânica Quântica.

Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia)Se nenhuma força atua sobre um corpo, sua

velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração.

Em outras palavras, se o corpo está em repouso ele permanece em repouso. Se ele está em movimento, continua com a mesma velocidade (mesmo módulo e mesma orientação)

Se nenhuma força resultante atua sobre um corpo (Fres=0), sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração.

Ler páginas 96 a 101 do Halliday, vol.I

Referenciais Inercial e Não InercialUm referencial é denominado inercial se

nele a 1ª Lei de Newton é válida.

Exemplo: Um carro andando sobre o planeta Terra.Se adotarmos o referencial na Terra, podemos aproximar este referencial como sendo inercial.Se estivermos em uma nave fora da Terra observando o carro, o referencial é não inercial.

Força e AceleraçãoUma força F aplicada a um quilograma-padrão

provoca uma aceleração a.

Segunda Lei de NewtonA força resultante que age sobre um corpo é

igual ao produto da massa do corpo pela sua aceleração.

amF res .

Terceira Lei de NewtonQuando dois corpos

interagem, as forças que cada corpo exerce sobre o outro são sempre iguais em módulo e têm sentidos opostos.

Forças e 1 Dimensão

Exemplos

Exemplos1. Um bloco de 2 kg é empurrado por uma força de 20N. Qual a aceleração deste

bloco?

2/10

.220.

sma

aamFres

2. Aproveitando o tempo ocioso entre um compromisso e outro, Paulo resolve fazer compras em um supermercado. Quando preenche completamente o primeiro carrinho com mercadorias, utiliza-se de um segundo, que é preso ao primeiro por meio de um gancho, como demonstra a figura. Sabe-se que as massas dos carrinhos estão distribuídas uniformemente, e que seus valores são iguais a m1=40kg e m2=22kg. Paulo puxa o carrinho com uma força constante de módulo igual a 186N. Admitindo-se que o plano é perfeitamente horizontal e que é desconsiderada qualquer dissipação por atrito, calcule a aceleração máxima desenvolvida pelos carrinhos.de

62186

).2240(186.

a

aamFres

2/3 sma

Algumas Forças EspeciaisForça Gravitacional (Fg)

É um tipo especial de atração que um segundo corpo exerce sobre o primeiro por causa da interação entre os campos gravitacionais dos dois corpos. Neste caso a aceleração é a da gravidade que recebe uma letra especial para representá-la: g

gmF

amF

g

res

.

.

Peso (P)É o módulo da força necessária para impedir que o corpo

caia livremente, medida em relação ao solo da Terra.Se o solo for considerado um referencial inercial:

PFg

Algumas Forças EspeciaisForça Normal (FN)

Quando um corpo exerce uma força sobre uma superfíie, a superfície se deforma e empurra o corpo com uma força normal que é perpendicular à superfície.

Força de Atrito ( f )Quando empurramos ou tentamos empurrar um corpo sobre uma

superfície, a interação dos átomos do corpo com os átomos da superfície faz com que haja uma resistência ao movimento. Esta força de resistência, chamada atrito, é paralela à superfície e aponta no sentido oposto ao movimento ou tendência de movimento.

Algumas Forças EspeciaisForça de Tração ( T )

Quando uma corda (ou um fio, um cabo, ...) é presa a um corpo e esticada aplica ao corpo uma força de tração orientada ao longo da corda. Essa força é chamada força de tração porque a corda está sendo tracionada.

Exemplos1. Um homem de massa 70kg está subindo com movimento acelerado por um fio ideal com aceleração de módulo igual a 0,50m/s2. Adote g=9,8m/s2 e despreze o efeito do ar. Nessas condições, calcule a intensidade da tração no fio.

NTTTT

amgmTamPTamFres

72168635

356865,0.708,9.70

...

.

Exemplos2. O bloco A, de massa 4,0kg, e o bloco B, de massa 1,0kg, representados na figura, estão justapostos e apoiados sobre uma superfície plana e horizontal. Eles são acelerados pela forca constante e horizontal F, de modulo igual a 10,0N, aplicada ao bloco A, e passam a deslizar sobre a superfície com atrito desprezível.

2/25

10).14(10.)

sma

a

aamFa res

a) Calcule o modulo da aceleração dos blocos.b) Determine a direção e o sentido da forca FAB exercida pelo bloco A sobre o bloco B e calcule o seu modulo.c) Determine a direção e o sentido da forca FBA exercida pelo bloco B sobre o bloco A e calcule o seu modulo.

NFF

amFb

AB

AB

res

22.1

.)

NFF

FFc

BAAB

BAAB

2iguais módulos têmportanto

reação, açãopar são e )

ABF BAF