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IVAN SANTOS FORÇAS MECÂNICAS. Interações entre dois corpos que se dá através de um agente transmissor de forças chamado CAMPO. Forças dessa natureza são.

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1 IVAN SANTOS FORÇAS MECÂNICAS

2 Interações entre dois corpos que se dá através de um agente transmissor de forças chamado CAMPO. Forças dessa natureza são chamadas FORÇAS DE CAMPO (exemplo: força peso ou gravitacional, força elétrica, força magnética). INTERAÇÕES À DISTÂNCIA

3 1ª LEI DE NEWTON (INÉRCIA) Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força desequilibratória aja sobre ele. Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força desequilibratória aja sobre ele.

4 2ª LEI DE NEWTON (PRINCIPIO FUNDAMENTAL) A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é imprimida

5 3ª LEI DE NEWTON (AÇÃO E REAÇÃO) A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em direções opostas

6 INTERAÇÕES À DISTÂNCIA FORÇA PESO Força com que um astro atrai outro corpo. Onde m e a massa do do corpo e g a acelaração da gravidade.

7 INTERAÇÕES DE CONTATO Quando dois sólidos comprimem um ao outro, a rigidez desses corpos, no sentido de impedir a interpenetração de suas moléculas, resulta na chamada FORÇA DE CONTATO.

8 PARA UM MELHOR ENTENDIMENTO DESSA INTERAÇÃO, A FORÇA DE CONTATO PODE, E NORMALMENTE DEVE, SER DECOMPOSTA EM DUAS. INTERAÇÕES DE CONTATO

9 Uma deve ser normal (perpendicular) à superfície de contato, que age no sentido de se opor à penetração, chamada FORÇA NORMAL devido a sua direção. É a componente da força de contato perpendicular à superfície de contato.

10 FORÇA NORMAL A força normal age sempre no sentido de empurrar os corpos, impedindo a interpenetração.

11 FORÇA DE ATRITO A força de atrito não existe sem a componente normal; ou seja, para que haja força de atrito, é necessário que haja uma compressão entre os corpos. A força de atrito tem sempre a mesma direção do deslizamento ou da tendência de deslizamento entre os corpos; é uma força de resistência ao movimento. O atrito pode ser DINÂMICO (ou cinético) ou ESTÁTICO.

12 Meteoro entrando na atmosfera. Nave espacial voltando para a atmosfera. ATRITO ATRITO

13 FORÇA DE ATRITO CINÉTICO Ocorre quando houver deslizamento entre duas superfícies. Será sempre contrário ao movimento. Também chamado atrito dinâmico. f AT F P N

14 A força de atrito cinética é dada por f AT = μ c.N NForça normal (neste caso tem mesmo módulo do peso). μ c Coeficiente de atrito cinético. Depende das duas superfícies em contato.

15 FyFy f AT = μ c.N Lubrificantes reduzem o coeficiente de atrito. Quando esta moça empurra o esfregão, a normal aumenta.

16 EXEMPLO: Um corpo de massa m = 5 kg é puxado horizontalmente sobre uma mesa por uma força F = 15 N. O coeficiente de atrito entre o corpo e a mesa é μ C = 0,2. Determine a aceleração do corpo. Considere g = 10 m/s 2.

17 F P N μ C = 0,2 N = P = 50 N F = 15 N f AT

18 RESOLUÇÃO F AT = μ C.N F AT = μ C.m.g F AT = 0, F AT = 10 N F R = m.a F – F AT = m.a 15 – 10 = 5.a a = 1 m/s 2

19 Carro freando

20 Força de Atrito Estático Ocorre quando não há deslizamento entre duas superfícies. Será sempre contrário à tendência de movimento. f AT f AT máx = μ E.N f AT máx = μ E.N

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22 EXEMPLO No exemplo abaixo, o coeficiente de atrito estático vale 0,5 e a massa do bloco vale 10 kg. Usando g = 10 m/s 2, determine a força de atrito entre o bloco e a superfície para cada valor de F.

23 f AT F P N fAT máx = μE.N fAT máx = μE.m.g fAT máx = 0, fAT máx = 50 N

24 Lembre-se: neste caso f AT MÁX = 50 N !!! F aplicada (N) F AT (N) Estado de movimento ,01 50 f AT < 50 f AT cinético < f AT estático repouso movimento

25 Identifique os corpos com os quais o apaga-dor interage. Faça uma figura mostrando todas as forças agindo no apagador. Se a massa do apaga- dor é 100g e e =0,4, qual a força aplicada pelo professor que mantém o apagador na iminência do movimento? Se a força aplicada aumentar, o que acontece com o apagador?

26 A força de atrito (tal como todas as forças) é uma grandeza vectorial e caracteriza-se por um ponto de aplicação, uma direcção, um sentido e uma intensidade ou valor. O atrito pode ser útil ou prejudicial conforme as diferentes situações em que atua. Atrito prejudicial: O atrito entre os móveis e o chão dificulta o seu movimento. O atrito entre as peças de uma máquina provoca o seu desgaste.

27 Atrito útil: O atrito entre os pneus dos carros e o solo permite-lhes acelerar, travar e parar. O atrito entre os sapatos e o chão permite-nos andar. O atrito entre os objectos e as mãos permite segurá-los. O atrito entre a borracha e o papel permite apagar os riscos do lápis. O atrito entre o giz e o quadro permite escrever.

28 Para diminuir o atrito pode-se: Sempre que se diminui o atrito, durante o movimento de um sistema, aumenta-se a eficiência na transferência de energia para o sistema.

29 Para aumentar o atrito pode-se: Sempre que se aumenta o atrito, durante o movimento de um sistema, diminui-se a eficiência na transferência de energia para o sistema.

30 FORÇA DE TRAÇÃO É a força que surge num fio quando ele é tracionado pelas extremidades. Se o fio for ideal, então a força exercida numa extremi-dade é integralmente transmitida à outra extremidade.

31 FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO

32 FORÇA ELÁSTICA Força que surge quando um corpo interage com uma mola, comprimindo- a ou distendendo-a.

33 LEI DE HOOK Relaciona a deformação sofrida por uma mola com a força nela aplicada e a sua natureza, expressa pela chamada constante elástica da mola. F = k.x

34 x deformação da mola (m, cm, mm, …) k constante elástica da mola (N/m;dina/cm;kgf/m) F Força aplicada (N;dina;kgf)

35 Veja como uma mola deforma com a força:

36 APLICAÇÃO: Uma das extremidades de uma mola ideal, de constante elástica N/m, está presa em um suporte. Na outra extremidade da mola tem-se um bolo dependurado e em equilíbrio. Sabendo que o bloco provocou uma deformação de 5 cm na mola, determine o peso do bloco.

37 É uma máquina simples, como os sistemas de roldanas e as alavancas. PLANO INCLINADO

38 θ P x = P.senα P y = P.cosα

39 No limite temos PyPy

40 Exercício: Um bloco é lançado no ponto A, sobre uma superfície horizontal com atrito, e desloca-se para C. diagrama que melhor representa as forças que atuam sobre o bloco, quando esse bloco está passando pelo ponto B, é:

41 Exercício: Durante uma mudança, Seu João arrasta um armário de m=120 kg, empurrando este armário horizontalmente. Visto que o coeficiente de atrito entre o armário e o chão vale 0,4 determine a força que este senhor precisa fazer para manter seu movimento. Use g=10m/s 2. (a) 480N. (b) 315 N. (c) 400 N. (d) 600 N. (e) 60 N.

42 Exercício Um menino deseja deslocar um bloco de madeira sobre o chão horizontal puxando uma corda amarrada ao bloco. Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre a madeira e o chão vale 0,4, que a massa do bloco é 42 kg e que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s 2, e considerando 3 = 1,7, qual a intensidade da força que o menino deve puxar a corda para deslocar o bloco, se a direção da corda forma com o chão um ângulo de 60 o ? (A) 100 N (B) 200 N. (C) 220 N. (D) 250 N. (E) 300 N.

43 Questão 05) Um homem empurra uma mesa com uma força horizontal, da esquerda para a direita, movimentando-a neste sentido. Um livro solto sobre a mesa permanece em repouso em relação a ela.

44 Questão Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Se a mesa deslizar com velocidade constante, a força de atrito sobre o livro não será nula. 02. Como o livro está em repouso em relação à mesa, a força de atrito que age sobre ele é igual, em módulo, à força. 04. Se a mesa deslizar com aceleração constante, atuarão sobre o livro somente as forças peso, normal e a força.

45 Questão 08. Se a mesa deslizar com aceleração constante, a força de atrito que atua sobre o livro será responsável pela aceleração do livro. 16. Se a mesa deslizar com velocidade constante, atuarão somente as forças peso e normal sobre o livro. 32. Se a mesa deslizar com aceleração constante, o sentido da força de atrito que age sobre o livro será da esquerda para a direita.

46 Questão – Resolução 01. Incorreta. Se a velocidade for constante, a força resultante sob o livro é zero. Logo, as forças que atuam sobre o livro são o peso e a força normal.

47 Questão – Resolução 02. Incorreta. Fr = m. a F mesa = (m mesa + m livro ). a F livro = m livro. a

48 Questão – Resolução 04. Incorreta. As forças que atuam no livro são a força peso, a força normal e a força de atrito. 08. Correta. 16. Correta. 32. Correta. Resposta: 56 ( ) FIM DA AULA


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