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Leis de Newton do Movimento Física básica 1 Capítulos 3 do SZ e MN.

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1 Leis de Newton do Movimento Física básica 1 Capítulos 3 do SZ e MN

2 Conteúdo • Introdução • Forças e interações • Primeira Lei de Newton • Segunda Lei de Newton • Massa e peso • Terceira Lei de Newton • Diagramas de corpo livre

3 Introdução • Cinemática: descrição do movimento. • Dinâmica: causas do movimento. • Mecânica Newtoniana: 1687 – Newton formula três leis, extraídas da experiência as quais são a base da mecânica clássica. Conceitos fundamentais na dinâmica  Força  Aceleração  Velocidade  Massa

4 Forças e interações • Força: interação entre dois corpos ou do corpo com o ambiente. A maneira correta de falar é dizer que um corpo “exerce uma força sobre outro corpo”. • Forças são vetores. • Tipos de forças: – Força de contato: contato direto entre corpos. – Forças de longo alcance: atuam mesmo que os corpos estejam afastados entre sim.

5 Exemplos de forças de contato • Força normal: a superfície exerce uma força perpendicular sobre o corpo que repousa sobre ela. • Força de atrito: a superfície exerce uma força paralela sobre o corpo que repousa ou se move sobre ela. • Força de tensão: associada ao processo de puxar um objeto usando uma corda extendida. Força Normal Força de atritoForça de tensão

6 Exemplos de forças de longo alcance • Força gravitacional: qualquer corpo que tenha massa atrai um outro corpo com massa. Ela é proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional à distância. Na Terra, o peso é o nome que damos à atração gravitacional que o planeta exerce sobre qualquer corpo que esteja sobre a superfície. Superfície da Terra

7 • Força eletrostática: exercida por qualquer corpo com carga sobre outro corpo também com carga. Tem cargas que se atraem (e dizemos que essa cargas tem sinal contrário) e cargas que se repelem (cargas com o mesmo sinal). • As forças gravitacional e eletrostática são exemplos de forças centrais.

8 Valores típicos dos módulos de algumas forças NomeValor Atração gravitacional Sol-Terra3,5 x N Força de propulsão de um ônibus espacial durante o lançamento 3,1 x 10 7 N Peso de uma baléia azul1,9 x 10 6 N Peso de uma maça média1 N Peso do menor ovo de um inseto2 x N Atração elétrica entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio 8,2 x N Atração gravitacional entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio 3,6 x N Unidades de força: Newton (N)

9 Superposição de forças

10 • Sempre podemos decompor a força em componentes definidos em um sistema de referência.

11 Primeira Lei de Newton Quando a força resultante sobre um corpo é igual a zero, sua aceleração é nula e ele se move com velocidade constante. • Caso particular: velocidade nula. • Inércia: tendência de um corpo de continuar o movimento, uma vez iniciado. • O que importa é conhecer a força resultante, no caso de várias forças atuando sobre um corpo. • Se a força resultante que atua sobre um corpo é nula, ele esta em equilíbrio.

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13 Sistema de referência inercial • Um sistema de referência inercial é aquele que não esta acelerado. • A primeira lei de Newton é válida só neste tipo de sistema de referência. • Exemplos: – Carro com velocidade constante? – Ônibus acelerando? – Superfície Terrestre? Inercial Não Inercial.  Formalmente é Não Inercial.  A aceleração é tão baixa comparada com o movimento de corpos na superfície que podemos considerar- lhe como inercial

14 A aceleração do objeto dentro do trem é originada pelo movimento acelerado do trem e não por uma força resultante atuando sobre o corpo. Mas um observador de fora poderia pensar que existe uma força atuando sobre o corpo...o que não é verdade

15 Sistemas inerciais = velocidade relativa constante • Se temos um sistema inercial A, que obedece a primeira lei, então qualquer outro sistema de referência B com velocidade relativa nula ou constante é também um sistema de referência inercial. A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilibrio A bola está em movimento com velocidade constante: a força resultante é zero e a bola está em equilíbrio A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilíbrio Os dois observadores chegam a mesma conclusão central: a força resultante na bola é nula e a bola está em equilibrio.

16 A Segunda Lei de Newton

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18 Para não esquecer... 1.A 2ª lei é uma equação vetorial e pode ser escrita usando as componentes da força e da aceleração em um certo sistema de referência. 2.A 2ª lei esta associada a forças externas que atuam sobre o corpo. 3.A 2ª lei é válida quando a massa do corpo é constante. 4.A 2ª lei é válida somente em sistemas de referência inerciais.

19 Massa e peso Peso massa

20 • A aceleração que um corpo tem durante a queda livre é diferente na Lua do que na Terra. Como a Lua é menos massiva, sua força gravitacional é menor á da terra. Peso em lugares diferentes

21 A Terceira Lei de Newton Quando um corpo A exerce uma força sobre o corpo B (uma “ação”), o corpo B exerce também uma força sobre o corpo A (uma “reação”). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. ELAS ATUAM EM CORPOS DIFERENTES

22 Entendendo a terceira lei • Par de ação e reação: representam uma interação mútua entre dois corpos Dois pares ação e reação Terra-maça Mesa-maça 1 2

23 Diagramas de corpo livre Para entender como um corpo se move deve-se lembrar que: • A primeira e segunda leis de Newton se aplicam a um corpo específico. • Só importam as forças que atuam sobre o corpo. • Os diagramas do corpo livre ajudam na identificação das forças relevantes na descrição do movimento (ou não) de um corpo.

24 Exemplos de diagramas de corpo livre Dois Corpos


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