Aula 13 e 14

Leis de Newton e Energia

Revisão

Estudo dos Movimentos

Princípio da Independência dos Movimentos (Galileu)

• O movimento da bola é um movimento bidimensional, sendo realizado nas direções horizontal (X) e vertical (Y); este movimento é composto de dois tipos movimentos:

• - movimento uniforme na direção horizontal (X)

• -movimento uniformemente variado na direção vertical (Y)

Revisão: Lançamento

Princípio da Independência dos Movimentos (Galileu)

• "Quando um móvel realiza um movimento composto cada um dos movimentos componentes se realiza como se os demais não existissem."

• No nosso caso este princípio se aplica, porque o movimento na direção horizontal se realiza uniformemente, independente do movimento na vertical que éuniformemente variado.

• Um projétil é lançado do solo numa direção que forma um ângulo � com a horizontal. Sabe-se que ele atinge uma altura máxima hmáx=15m e que sua velocidade no ponto de altura máxima év=10m/s. Determine a sua velocidade inicial e o ângulo � de lançamento. Adote g=10m/s2.

Lançamento Horizontal

ResumoA projeção horizontal (x) do móvel descreve um Movimento Uniforme.

O vetor velocidade no eixo x se mantém constante, sem alterar a direção, sentido e o módulo.

A projeção vertical (y) do móvel descreve um movimento uniformemente variado.

O vetor velocidade no eixo y mantém a direção e o sentido porém o módulo aumenta a medida que se aproxima do solo.

Leis de Newton

3ª Lei: Ação e Reação

Newton enunciou que: "Quando um corpo exerce uma força num segundo corpo, este último reagirá sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e sentido contrário".

Importante:Ao aplicarmos a terceira lei de Newton, não podemos

esquecer que as forças de ação e reação:

a) estão associadas a uma única interação, ou seja, correspondem às forças trocadas entre apenas dois corpos;

b) têm sempre a mesma natureza (ambas de contato ou ambas de campo), logo, possuem o mesmo nome (o nome da interação);

c) atuam sempre em corpos diferentes, logo, não se equilibram.

Exemplo

• A figura a seguir mostra um bloco (o bloco deslizante) de massa M = 3,3kg . Ele se move livremente sem atrito, sobre uma fina camada de ar na superfície horizontal de uma mesa. O bloco deslizante está preso a uma corda que passa em volta de uma polia de massa e atritos desprezíveis e tem, na outra extremidade, um segundo bloco (o bloco suspenso) de massa m = 2,1kg. O bloco suspenso, ao cair, acelera o bloco deslizante para a direita.

Energia• Energia é um conceito muito abrangente e, por isso

mesmo, muito abstrato e difícil de ser definido com poucas palavras de um modo preciso. Usando apenas a experiência do nosso cotidiano, poderíamos conceituar energia como "algo que é capaz de originar mudanças no mundo". A queda de uma folha. A correnteza de um rio. A rachadura em uma parede. O vôo de um inseto. A remoção de uma colina. A construção de uma represa. Em todos esses casos, e em uma infinidade de outros que você pode imaginar, a interveniência da energia é um requisito comum.

Energia Mecânica• A palavra energia faz parte do nosso cotidiano.

Ouvimos falar muito sobre produção e consumo de energia; as metas de desenvolvimento de uma nação quase sempre estão relacionadas com sua capacidade de produção e de consumo de energia.

• Falamos muito de energia nuclear, energia solar, energia dos alimentos, energia elétrica e tantas outras formas de energia.

• Energia e trabalho têm a mesma unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades de Medidas, o joule ( J ).

Energia Mecânica

• A energia mecânica é aquela energia devida a corpos em movimento ( energia cinética ) e / ou armazenada em sistemas físicos ( energia potencial ).

Energia Cinética• Para que um corpo esteja em movimento em

relação a um dado referencial é preciso que haja uma forma de energia denominada energia cinética. Sua intensidade éproporcional a massa do corpo e a sua velocidade desenvolvida.

• Em física, trabalho é uma medida da energia transferida pela aplicação de uma força ao longo de um deslocamento

• Se uma força F é aplicada a um corpo que realiza um deslocamento d, o trabalho realizado pela força é uma grandeza escalar de valor:

• Portanto há duas condições para que uma força realize trabalho:

• i) Que haja deslocamentoii) Que haja força ou componente da força na direção do deslocamento.

Exemplo: O trabalho realizado por uma força de 500 N sobre um bloco, que atua na direção do deslocamento, para deslocar o bloco a uma distância de 10 m, é: T = F d = 500 (N) 10 (m) = 5000 J.

• E quando a força não atua na direção do deslocamento? Neste caso projetamos a força na direção do deslocamento e determinamos a sua componente e a expressão para calcular o trabalho será

Teorema da Energia Cinética

• " O trabalho de uma força resultante émedido pela variação da energia cinética ".

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• Exemplo: Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o carro da figura em 3,0 s, considerando que o carro tem uma massa de 500,0 kg?

Energia Potencial

• É a que tem um corpo que, em virtude de sua posição ou estado, é capaz de realizar trabalho.

• Podemos classificar a energia potencial em:

Energia Potencial Gravitacional

Energia Potencial Elástica

Conservação da Energia Mecânica

• Uma esfera de massa 5 kg é abandonada de uma altura de 45m num local onde g = 10 m/s2. Calcular a velocidade do corpo ao atingir o solo. Despreze os efeitos do ar.

Exercício

1) O corpo de 2 kg representado na figura abaixo escorrega pela superfície curva sem atrito, partindo do repouso de uma altura de 3m. O corpo escorrega depois m sobre uma superfície horizontal, lisa, atéficar em repouso. Qual é a velocidade do corpo à distância de 9m do fim da curva.

Fim da Aula