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FÍSICA PROF.ª RISOLDA FARIAS

PROF. WILLIAM COSTA1º ANOENSINO MÉDIO

Unidade IIIEnergia: Conservação e transformação Dinâmica

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 10.2Conteúdo

• Leis de Newton e suas aplicações

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Habilidade • Aplicar e utilizar as leis de Newton para resolver

situações-problemas.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Dinâmica: as causas do movimentoÉ a parte da Física que estuda a relação entre força e movimento. A essência desta parte da Física é estudar os movimentos dos corpos levando em consideração as suas causas, sem deixar de lado os conceitos de cinemática previamente estudados.

A Força é a CAUSA que tem, como EFEITO DINÂMICO, a aceleração.

REVISÃO

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Força Resultante1º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO E SENTIDO.Fr = F1+ F2

REVISÃO

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2º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO mas em SENTIDOS OPOSTOS.Fr= F1- F2

REVISÃO

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3º Caso: Forças PERPENDICULARES.A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é obtida pelo TEOREMA DE PITÁGORAS.

c) Fr2 = F12 + F2

2

Fr = F12 + F2

2

REVISÃO

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Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando o seu próprio cabelo?

DESAFIO DO DIA

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Leis do MovimentoAs leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana. As Leis de Newton são Leis que determinam como a ação das Forças influenciam no estado de movimento dos corpos.

AULA

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ForçaQualquer agente capaz de produzir num corpo uma aceleração e/ou uma deformação.

AULA

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O que é inércia?É a resistência que um corpo oferece à alteração do seu estado de repouso ou de movimento.

AULA

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DinamômetroPara medir a intensidade de uma força, podemos usar um aparelho chamado dinamômetro, constituído basicamente de uma mola e uma escala. O maior ou menor alongamento da mola determinará a maior intensidade da força.No SI, a unidade de força é o newton (N)

AULA

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Dinamômetro

AULA

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As leis de Newton

AULA

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1ª Lei de NewtonA Primeira Lei de Newton é chamada de Lei da Inércia. Seu enunciado original encontra-se traduzido abaixo:“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.”

AULA

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1ª Lei de NewtonApesar de ser uma lei qualitativa, podemos esquematizá-la da seguinte forma:

se Fr = 0 V = 0 ou

V = constante

AULA

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2ª lei: Lei Fundamental da DinâmicaA força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto da sua massa pela aceleração com a qual ele irá se movimentar. Assim, é possível relacionar a força exercida em determinado corpo, com a aceleração sofrida por este, através da expressão:

Fr = m . a

AULA

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A Segunda Lei de Newton pode ser equacionada a partir da fórmula a seguir:

Legenda:Δv – variação da velocidade (m/s)

Fr = ma com a = ΔvΔt

AULA

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Legenda:

|a| – módulo da aceleração (m/s²)|F| - módulo da força (N ou kg.m/s²)m – massa do corpo (kg) FR– Força resultante (N ou kg . m/s²)m – massa do corpo (kg)a – aceleração (m/s²)

|a| |F|m

=

Fr = ma

ExemploDeterminar a aceleração de um corpo de massa 2kg, sabendo que sobre ele atua uma força resultante horizontal de intensidade 10N.F = m.a10 = 2.a , logo a = 5m/s2

AULA

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3ª lei: Princípio da Ação e ReaçãoQuando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo corpo exerce uma força sobre o primeiro.As forças que compõem esse par (ação – reação) são sempre iguais em intensidade e opostas em sentido. Em outras palavras, “a toda ação corresponde uma reação de mesma intensidade e sentido oposto”.

AULA

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As forças de ação e reação em dois corpos distintos apresentam módulos e direções iguais, porém com sentidos opostos. Assim:

|F1,2| = |F2,1|

AULA

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As Leis do movimento

AULA

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Exemplo:Observe o sistema de blocos representado na figura abaixo. Os dois blocos da figura, de massas ma = 2,0 kg e mb = 3,0 kg, movem-se juntos em razão de uma força externa de 20,0 N, orientada da esquerda para a direita, exercida sobre o bloco A.

A B

AULA

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A respeito do sistema de corpos mostrado acima, determine:a) A aceleração do conjunto.b) A força que o bloco A exerce sobre o bloco B (FA,B).c) A força que o bloco B exerce sobre o bloco A (FB,A).

AULA

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Resolução:a) Para calcularmos a aceleração do sistema de corpos acima, devemos utilizar a Segunda Lei de Newton:

A B

Fr = ma

F

FB,A FA,B

AULA

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Como temos dois corpos, devemos aplicar a lei acima para cada um dos blocos individualmente, prestando atenção em quais forças atuam em cada um dos corpos. Dessa forma, montamos o sistema de forças, como mostrado abaixo:(Neste exercício, orientamos o sentido esquerda-direita como o sentido positivo para as forças.)

AULA

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Em seguida, somamos as duas equações em vermelho. Lembre-se de que FA,B e FB,A constituem um par de ação e reação, portanto, têm módulos iguais, cancelando-se em decorrência da diferença de sinais:

AULA

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b) A força que o corpo A exerce sobre o corpo B pode ser calculada apenas substituindo o valor encontrado, no item acima, para a aceleração:

AULA

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Como as forças que A faz em B e B faz em A são pares de ação e reação, as duas têm o mesmo módulo.

c) FB,A = 12,0 N

AULA

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1. Associe a Coluna I (Afirmação) com a Coluna II (Leis de Newton).Coluna I – Afirmação 1. Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração.2. Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se machuca porque o chão bate na pessoa.3. Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate numa pedra parando. O garoto é, então, lançado para frente.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Coluna II – Lei Física( ) 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação).( ) 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia).( ) 2ª Lei de Newton (F = m a). A ordem correta das respostas da Coluna II, de cima para baixo, é:a) 1, 2 e 3.b) 3, 2 e 1.c) 1, 3 e 2.d) 2, 3 e 1.e) 3, 1 e 2.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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2. Dois corpos A e B, de massas respectivamente iguais a 1kg e 4kg, estão apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito. Sabendo que a força horizontal é constante.

A B

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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A B

Sabendo que a força horizontal e constante, aplicada sobre o bloco A, possui intensidade igual a 10 N, calcule:a) a aceleração adquirida pelo conjunto;b) a intensidade da força que o corpo A aplica sobre o corpo B.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Aula 10.1 Dinâmica: Força: é uma interação entre dois corpos. É uma grandeza vetorial, pois só fica determinado quando são conhecidas suas características: intensidade, direção e sentido representada por uma seta; e é medida em newton (N). Exemplos: a) De contato b) de Campo

RESUMO DO DIA

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O conceito de força é algo intuitivo, mas para compreendê-lo, pode-se basear em efeitos causados por ela, como:Aceleração: faz com que o corpo altere a sua velocidade, quando uma força é aplicada.Deformação: faz com que o corpo mude seu formato, quando sofre a ação de uma força.

RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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Força Resultante: é a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo.Dadas várias forças aplicadas a um corpo qualquer:A força resultante será igual à soma vetorial de todas as forças aplicadas:

F4F1

F3F2 Fr

RESUMO DO DIA

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Força Resultante1º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO E SENTIDO. Fr= F1+ F2

F1

Fr

F2

RESUMO DO DIA

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Força Resultante2º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO mas em SENTIDOS OPOSTOS.Fr= F1- F2

F2F1

Fr

RESUMO DO DIA

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Força Resultante3º Caso: Forças PERPENDICULARES.A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é obtida pelo TEOREMA DE PITÁGORAS.

F1

F2 F1Fr

F2

Fr2 = F12 + F2

2

Fr = F12 + F2

2

RESUMO DO DIA

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Aula 10.2A Dinâmica é a parte da Física que estuda a relação entre forças e movimentos. Sua base reside nas três leis de Newton.

RESUMO DO DIA

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O princípio da inércia ou primeira lei de NewtonNewton tomou por base suas observações e estudos de Galileu Galilei para enunciar a chamada lei da inércia ou primeira lei de Newton.

RESUMO DO DIA

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Se sobre um corpo não se exerce nenhuma força resultante, então o corpo permanece em repouso ou se desloca em movimento retilíneo e uniforme.

RESUMO DO DIA

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O princípio de ação de forças ou segunda lei de NewtonUma força pode colocar em movimento um corpo que inicialmente se encontrava em repouso, deter um corpo inicialmente em movimento, fazer que a velocidade com que o corpo se desloca aumente ou diminua, ou simplesmente deformá-lo.

Fr = m . a

RESUMO DO DIA

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Essa expressão se chama equação fundamental da Dinâmica.A equação fundamental da Dinâmica também pode ser escrita da seguinte forma:

No SI, a força é medida em newtons, a massa em kg e a aceleração em m/s2.

Fr = m . aF

a

RESUMO DO DIA

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O princípio de ação e reação ou terceira lei de NewtonA terceira lei de Newton indica que as forças sempre aparecem em pares. Quando um corpo A exerce sobre outro corpo, B, certa força (ação), o corpo B também exerce sobre A uma força de igual intensidade e direção, mas de sentido oposto (reação).

Forças de ação e reação entre dois corpos

AFAB FBA

B

RESUMO DO DIA

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Chamando FAB a força que exerce um corpo A sobre um corpo B e FBA a força que um corpo B exerce sobre um corpo A, resulta que:

FAB = FBA

RESUMO DO DIA

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Com base no desenho animado: “Eu tenho a força”. Esse é o grito mágico de um conhecido super-herói. Embora não se tenham notícias de que esse grito possa ter falhado, não há dúvida de que, do ponto de vista físico, a frase é correta ou incorreta?

DESAFIO DO DIA

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DESAFIO DO DIA

DESAFIO DO DIA

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Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando o seu próprio cabelo?

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