Física I Mecânica Alberto Tannús II 2010.

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1 Física I Mecânica Alberto Tannús II 2010

2 Tipler&Mosca, 5a Ed. Capítulo 4
Primeira Lei de Newton; Segunda Lei de Newton; Forças gravitacionais - Peso; Terceira Lei de Newton

3 Primeira Lei Inércia Considerações:
Um objeto permanece em repouso a menos que atuado por uma força externa; Um objeto em movimento permanece em movimento com velocidade constante a menos que atuado por uma força externa;

4 Segunda Lei Força e massa
Considerações: A aceleração de um objeto está na direção da força resultante atuando sobre ele. Ela é proporcional à força resultante, e inversamente proporcional à massa do objeto; ou

5 Força Resultante É a soma vetorial de todas as forças atuando num objeto;

6 Terceira Lei Ação e reação
Considerações: Forças sempre ocorrem em pares iguais e opostos. Se um objeto A exerce força em um objeto B, uma força igual e oposta é exercida por B em A;

7 Primeira Lei Referenciais Inerciais
Se nenhuma força atua em um objeto, qualquer sistema de referência com respeito ao qual a aceleração do objeto permanece nula é um referencial inercial. Ex. bola em um aeroplano com v constante;

8 Massa É uma medida da “resistência” à aceleração:
É portanto, uma medida da Inércia de um corpo; Se F produz aceleração a1 em m1, e também produz aceleração a2 em m2, então

9 Padrão de massa Cilindro de liga de platina-irídio preservado no International Bureau of Weights and Measures em Sèvres, França Sua massa é de 1 Kg (unidade de massa do SI); A força que produz uma aceleração de 1 m/s2 nessa massa equivale a 1 newton (1 N)

10 Exemplo Uma força produz uma aceleração de 5 m/s2 num objeto de massa m1. Quando a mesma força é aplicada num copo de sorvete de massa m2, a aceleração produzida é 11 m/s2. Qual é a massa do copo de sorvete? Qual é a magnitude da força?

11 Solução:

12 Façam vocês: Uma força de 3 N produz uma aceleração de 2 m/s2 num objato de massa desconhecida Qual é a massa deste objeto? Se a força fopsse aumentada para 4 N, qual seria a aceleração?

13 R:

14 Forças Resultantes Verifica-se experimentalmente que duas forças atuando sobre um objeto o aceleram de forma equivalente a uma força igual à soma vetorial das forças individuais. Assim, forças se combinam como vetores, e a Segunda Lei de Newton se escreve como:

15 Exemplo Você encontra-se isolado no espaço afastado de sua espaçonave. Por sorte, você tem uma unidade de propulsão que provê uma força constante F por 3 s. Depois de 3 s você se afastou 2.25 m. Se sua massa é 68 kg, encontre F.

16 R:

17 Exemplo Uma partícula de massa 0.4 kg é sujeita simultaneamente a duas forças, e se a partícula está na origem do sistema de coordenadas, e parte do repouso em t=0, encontre: a) O vetor posição; b) sua velocidade, em t=1.6 s.

18 R:

19 Força gravitacional: Peso
Fato: um corpo deixado próximo da terra é acelerado rumo ao seu centro, e desprezando o atrito do ar, todos os corpos sofrem a MESMA aceleração g, independente de sua massa ou tamanho.

20 Peso: A força da gravidade que produz esta aceleração.
g é a força por unidade de massa exercida pela terra (w/m), e é uma propriedade do ponto no espaço, portanto um Campo de Forças.

21 A massa de um átomo de Hidrogênio é aproximadamente 1 u.
Massa e peso u é a unidade de massa unificada, e equivale a 1/12 da massa do átomo de carbono 12 neutro. A massa de um átomo de Hidrogênio é aproximadamente 1 u.

22 Exemplo A força resultante atuando em uma estudante de 130 libras (~ 70 kg) é 25 libras (~ 13 kg). Qual é sua aceleração? Quanto dá isso em m/s2?

23 Terceira Lei Equilíbrio
Se um objeto A exerce uma força em outro B, então B exerce uma força em A de mesma magnitude e direção, mas com sentido oposto àquela primeira. São chamadas de forças de Ação e de Reação

24 Dilema do burro Um burro recusa a puxar uma carroça chamando a atenção para a Terceira Lei: “Como disse Newton, qualquer força que eu faça na carroça ela fará uma força igual e oposta em mim e portanto nunca haverá movimento pois a carroça não será acelerada” O que há de errado com esta afirmação?

25 Análise das forças