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Da Terra à LuaDa Terra à LuaDa Terra à LuaDa Terra à Lua
Leis de Newton
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Prof.ª Marília Peres Adaptado de Serway & Jewett
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Isaac Newton (1642-1727)
Físico e Matemático inglêsIsaac Newton foi um dos mais
brilhantes cientistas da história . Antes dos 30 anos, formulou os conceitos básicos da Mecânica Clássica, descobriu a Lei Universal da Gravitação e inventou o método matemático de cálculo.
Como consequência das suas teorias Newton foi capaz de explicar o movimento dos planetas, as marés e os movimentos especiais da Terra e da Lua.Também interpretou o comportamento da Luz, desenvolvendo a óptica.
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Classificação de Forças
Forças de Contacto: Envolvem um contacto físico entre os objectos ou corpos.
Forças de Interacção:
Não necessitam de contacto.
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Mais sobre Forças
Uma mola pode ser calibrada para se determinar o valor de uma força (dinamómetro).
Unidade S.I.: N (newton)(1 newton é a intensidade da força exercida numa “partícula material” de massa 1 kg, de modo a imprimir-lhe uma aceleração de 1m.s-2 na direcção e sentido da força)
As forças são vectores, por isso deves usar as regras de adição de vectores para conheceres a força resultante que está a actuar no objecto.
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1.ª Lei de Newton ou Lei da InérciaQualquer corpo
permanece no estado de repouso ou de
movimento rectilíneo uniforme quando as
forças que nele actuam se equilibram.
Isto significa que:
- Um corpo permanece parado até que alguma força o faça mover;
- Um corpo em m.r.u. continua sempre no seu estado de movimento até que a actuação de uma força o faça parar ou alterar o seu movimento.
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Massa InercialMassa Inercial
A tendência que um objecto possui para resistir a qualquer alteração do seu movimento chama-se inércia.
A massa é a propriedade do objecto que especifica quanto é a resistência que esse objecto oferece à alteração do seu movimento.
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2.ª Lei de Newton2.ª Lei de Newton
A aceleração de um objecto é directamente proporcional à intensidade da resultante de forças que actua sobre ele, e inversamente proporcional à sua massa.
amF
Sendo que a resultante das forças é o somatório de todas as forças que actuam no objecto.
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2.ª Lei de Newton2.ª Lei de Newton
F am
F am
m
F a
m
m
m
F a
F a
F aM
M
M
amF
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1ª Lei de Newton1ª Lei de Newton
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Força Gravitacional
É a força que a Terra exerce em cada corpo.
Tem a direcção vertical para o centro da Terra e o sentido de cima para baixo.
O seu valor corresponde ao peso do objecto:
P = Fg = mg
Existe uma força invisível que atrai
os objectos!
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Lei da Gravitação Universal
221
d
mmGFg
221
d
mmGFg
Dois corpos interactuam entre si, com uma força cuja intensidade:
- aumenta directamente com a massa dos corpos
- diminui na razão inversa do quadrado da distância entre os seus centros.
Em que:
Fg - é a força gravitacional (N)
G – Constante de gravitação universal
G = 6,67 x 10-11 Nxm2xkg-2
m1 e m2 – massas (kg)
d – distância entre os corpos (m)
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3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção
A maça é atraída pela gravidade da Terra.
A Terra é atraída pela gravidade da maça.
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3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção
Se dois objectos interactuam, a
força que o objecto 1 exerce
no objecto 2, é igual em valor à
força que o objecto 2 exerce
no objecto 1, com a mesma
direcção mas de sentido oposto.
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Par Acção-Reacção, Exemplo 1
A força normal (mesa no monitor) é a reacção à força que o monitor exerce na mesa.(normal significa perpendicular, neste caso).
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Exemplo 1 - continuação
Num diagrama de forças aplicado ao monitor podemos ver que a normal e a força da gravidade são as únicas forças a actuar.
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Aplicações das Leis de Newton
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Objectos em Equilíbrio
Add Your Text
Add Your TextMatematicamente,
é equivalente a dizer que a resultante é nula.
Se a aceleração de um objecto é zero, podemos dizer que este se encontra em equilíbrio.
logo
e
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Conselhos para a Resolução de Problemas a partir das Leis de Newton
Esquematize o problema (desenhe um esquema).
Classifique o problema. Equilíbrio (F = 0) ou Segunda Lei de Newton
(F = m a)
Análise Desenhe um esquema de forças para cada
objecto (apenas as que actuam no objecto).
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Análise Estabeleça um sistema de eixos. Verifique as unidades. Aplique as equações apropriadas a cada
componente. Determine o valor das grandezas
desconhecidas
Final Verifique a ordem de grandeza dos
resultados obtidos
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Equilíbrio, Exemplo Semáforo
Um semáforo de peso 122 N está pendurado por um cabo preso a outros dois cabos ligados a um suporte. Os cabos superiores fazem ângulos de 37,0º e 53,0º com a horizontal.O semáforo permanece em repouso nessa situação ou irá cair?
Esquematize o semáforo:Classifique o problema:
Não há movimento, logo a aceleração é nula.
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Análise:Necessita de dois diagramas de forças.Aplique a equação do equilíbrio ao semáforo e encontre: Aplique as equações do equilíbrio ao cabo e encontre e .
Equilíbrio, Exemplo Semáforo
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Existência de uma Força Resultante
Se um objecto que pode ser considerado (para efeitos de cálculo) uma partícula experimenta uma aceleração é porque a resultante das forças que actuam nele é diferente de zero.
Desenhe um diagrama de forças.Aplique a segunda Lei de Newton a cada
componente.
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Segunda Lei de Newton, Exemplo 2
Forças que actuam no caixote: A tensão A força da gravidade A força normal
exercida pelo chão
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Aplicar a segunda Lei de Newton:
Segunda Lei de Newton, Exemplo 2
Resolver
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O Pára-quedistaO Pára-quedista
No final:
- A resistência do ar anula-se com a força gravítica, sendo a resultante nula, e como tal a aceleração também é nula.
- A velocidade final é constante e é chamada velocidade terminal.
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Interacções Fundamentais da NaturezaInteracções Fundamentais da Natureza
Interacção Agentes Intensidade* Alcance (m)
Nuclear ForteQuarks e partículas por eles formadas
110-15 m
(dimensão do núcleo do átomo)
ElectromagnéticaPartículas carregadas electricamente
1/137 Ilimitado
Nuclear Fraca Alguns quarks 10-5 10-17 m
GravitacionalTodas as partículas com massa
6x10-39 Ilimitado
* Valores referentes à intensidade da força nuclear forte