Princípios Físicos

do Controle Ambiental

Prof. Márcio T. de Castro18/05/2017

Capítulo 02Conceitos BásicosSobre Mecânica

Técnico em Controle Ambiental

Parte I

2

Mecânica

• Mecânica: ramo da física dedicado ao estudo

do estado de repouso ou movimento de

corpos sujeitos à ação de forças.

– Mecânica dos Corpos Rígidos

– Mecânica dos Corpos Deformáveis

– Mecânica dos Fluidos

Mecânica dos Corpos Rígidos

• Corpo Rígido: corpo (sólido) que não sofre

deformações sob a ação de forças externas.

– Cinemática: descrição do movimento dos corpos

sem se preocupar com suas causas.

– Dinâmica: investiga as causas e mudanças dos

movimentos dos corpos.

– Estática: estudo das condições para que ocorra o

repouso dos corpos.

Mecânica dos Corpos Deformáveis

• Corpo Deformável: corpo (sólido) que sob a

ação de uma força tende a mudar de forma e

tamanho.

– Resistência dos Materiais: estuda as relações

entre cargas externas aplicadas a um corpo

deformável e a intensidade das forças internas

que atuam dentro do corpo.

– Ensaios Mecânicos Destrutivos: procedimentos

padronizados que compreendem testes, cálculos,

gráficos e consultas a tabelas.

Mecânica dos Fluidos

• Fluido: caracterizado como uma substância

que não resiste a deformação e apresentam a

capacidade de fluir (líquidos, gases e plasmas).

– Estática dos Fluidos: propriedades e leis físicas

que regem os fluidos livres da ação de forças

externas.

– Dinâmica dos Fluidos: comportamento dos fluidos

no qual se faz presente a ação de forças externas

responsáveis pelo transporte de massa.

Parte II

7

Referencial

• Referencial: é um corpo (ou um conjunto de

corpos) em relação ao qual são definidas as

posições de outros corpos.

8

Mecânica

• Ponto Material (ou partícula): se as dimensões

do corpo forem irrelevantes na situação em

estudo.

• Corpo Extenso: as dimensões do corpo

influenciam o fenômeno estudado.

Movimento e Repouso

• Movimento: quando um

corpo muda de posição

com o tempo de acordo

com um determinado

referencial.

• Repouso: quando um

corpo não muda de

posição com o tempo.

10

Trajetória• Trajetória: é a linha geométrica descrita pelos corpos

ao longo do movimento, em relação a um referencial (em repouso, a trajetória reduz-se a um ponto).

11

Grandezas Escalares

• Grandezas Escalares: especificadas por um

número com uma unidade.

– Representação: uma letra (ou símbolo).

• Exemplos:

– Massa: m = 3 kg

– Tempo: ∆t = 2 s

– Área: A = 5 m²

12

Grandezas Vetoriais

• Grandezas Vetoriais: possuem um valor

numérico (modulo) e uma orientação (direção

e sentido).

– Representação: letra (ou símbolo) com uma seta

em cima.

• Exemplos:

– Velocidade:

– Aceleração:

– Força:

13

v�

1F���

a�

Vetores• Vetor: símbolo matemático, em forma de seta,

utilizado para representar o módulo, a direção e o sentido de uma grandeza física vetorial.– Módulo: comprimento da seta;

– Direção: segmento da seta;

– Sentido: extremidade da seta.

• Exemplo:

14

Posição

• Posição (�): é a grandeza vetorial que

determina a posição de um corpo na

trajetória, levando em conta a distância com

relação à origem dos espaços.

• Unidade (SI): metro (m).

15

Velocidade

• Velocidade (�): é a grandeza vetorial que

determina a taxa de variação do espaço com o

tempo, em um determinado instante.

• Unidade (SI): metro por segundo (m/s).

16

Aceleração

• Aceleração (�): é a grandeza vetorial que

mede a taxa de variação da velocidade escalar

com o tempo, feita em um instante.

• Unidade (SI): metro por segundo ao quadrado

(m/s²).

17

Movimento

• Movimento Acelerado: o módulo da

velocidade é sempre crescente com o passar

do tempo.

• Movimento Retardado: o módulo da

velocidade é sempre decrescente com o

passar do tempo.

• Movimento Uniforme: o módulo da

velocidade é constante com o passar do

tempo.

18

Queda Livre

• Queda Livre: movimento uniformemente

acelerado (aceleração constante) de queda

dos corpos no vácuo, ou no ar quando a

resistência do ar é desprezível.

• Aceleração da gravidade (�): grandeza que

mede a aceleração do corpo em queda livre.

– Terra: g ≈ 10 m/s².

19

Parte III

20

Força• Força: é uma grandeza vetorial de interações

entre pelo menos dois corpos que podeprovocar efeitos variados, como aumento oudiminuição de velocidade, giros, deformações.

• Unidade de Força (SI): newton (N)

Força Resultante

• Força Resultante (�� ): soma de todas as

forças que agem sobre um corpo.

�� = �� + � +⋯+ ��

Força Resultante• Forças de mesma direção e mesmo sentido:

– Módulo:

– Direção: mesma direção das forças

– Sentido: mesmo sentido das forças

• Exemplo:

1 2RF F F= +

Força Resultante• Forças de mesma direção e sentidos opostos:

– Módulo:

– Direção: mesma direção das forças

– Sentido: sentido da força de maior módulo

• Exemplo:

1 2RF F F= −

1 2Se F F>

Parte III

25

Primeira Lei de Newton• 1ª Lei de Newton: se a resultante das forças que atuam

em um corpo for nula, o corpo permanecerá emrepouso (equilíbrio estático) ou em movimentoretilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico).

Segunda Lei de Newton• 2ª Lei de Newton:

• �� = força resultante que age sobre um corpo

• m = massa do corpo

• a = aceleração do corpo

• Unidade (SI): newton (N).

RF ma=

��� �

Massa X Peso• Massa (m): representa uma quantidade absoluta que independe

da posição do corpo e pode ser interpretada como a resistência que um corpo oferece a mudanças em seu movimento de translação.– Unidade (SI): quilograma (kg).

• Peso ( ): força exercida sobre um corpo pela atração gravitacional.

– Unidade (SI): newton (N).

28

.P m g=

Terceira Lei de Newton• 3ª Lei de Newton: a toda ação corresponde

uma reação de mesma intensidade, mesmadireção e sentido oposto. As forças de ação ereação nunca atuam no mesmo corpo.