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LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS O que você deve saber sobre Em 1687, o físico e matemático inglês Isaac Newton publicou a obra Princípios matemáticos.

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1 LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS O que você deve saber sobre Em 1687, o físico e matemático inglês Isaac Newton publicou a obra Princípios matemáticos da filosofia natural, que continha os fundamentos da questão do movimento dos corpos. Parte desses fundamentos foi formulada por meio de três leis, que ficariam conhecidas como leis de Newton. A partir de então, os modelos físicos baseados nesses princípios explicariam grande quantidade de fenômenos, do comportamento de gases ao movimento dos planetas.

2 LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS I. 1 a lei de Newton ou princípio da inércia Os corpos tendem a permanecer em repouso, ou em movimento retilíneo uniforme, a não ser que forças atuem sobre eles. Pelo princípio da inércia, o cavaleiro (A) tende a manter o movimento anterior, apesar da parada brusca do cavalo. Na ausência de atrito entre os pneus e o asfalto, o carro (B) seguiria na linha pontilhada.

3 Massa de um corpo: medida de sua inércia. Ex.: freamos um carro com muito mais facilidade que um caminhão, ambos à mesma velocidade, já que a massa do carro é menor, e o carro apresenta menor tendência a permanecer em seu estado de movimento. Massa: grandeza escalar Unidade de medida no Sistema Internacional (SI): quilograma (kg) Unidade de medida de força SI: Newton (N) Admite-se que uma força de intensidade 1 N é capaz de imprimir uma aceleração de 1 m/s 2 a um corpo de massa 1 kg. Medida da inércia I. 1 a lei de Newton ou princípio da inércia LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

4 Para que um corpo modifique o módulo, a direção ou o sentido de sua velocidade, o que significa estar em movimento acelerado, é necessária a ação de uma força. No caso de um corpo com massa constante, a aceleração a que ele é submetido será tanto maior quanto maior for a força resultante sobre ele. Ou seja: Força resultante: tem mesma direção e sentido da aceleração resultante. Se a força resultante sobre um corpo for nula, ele pode estar em movimento retilíneo uniforme, poisnesse movimento a aceleração resultante também é nula. II. 2 a lei de Newton ou princípio fundamental da mecânica LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

5 Toda ação (força) exercida em um corpo como resultado da interação com outro corpo provoca neste uma força, chamada reação, de mesma intensidade e direção, mas sentido oposto. Tipos de interação III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação LUCY NICHOLSON/REUTERS/LATINSTOCK de contato (quando empurramos uma caixa, chutamos uma bola etc.); de campo (independem do contato entre corpos, como quando a Terra atrai objetos para sua superfície ou um ímã atrai um pedaço de metal próximo dele). O rosto do boxeador atingido imprime uma força de reação na mão de seu oponente; as luvas diminuem os efeitos do impacto em ambos. LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

6 A Terra atrai o corpo com a força peso P, a qual, por sua vez, atrai a Terra com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido oposto. Peso (P): força de atração gravitacional sofrida por um corpo de massa m que esteja próximo da superfície de um corpo de massa planetária M. A força peso P e a aceleração da gravidade g apresentam mesma direção e mesmo sentido. O módulo da força peso é expresso pela 2 a lei de Newton: em que g é o módulo da aceleração da gravidade que atua sobre todos os corpos. Cinco forças em destaque na mecânica III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

7 Reação normal do apoio (N): surge quando um corpo se encontra sobre certa superfície de apoio. A força peso e a normal não formam um par ação e reação. III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação Cinco forças em destaque na mecânica Diagrama de forças de um corpo apoiado sobre uma superfície LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

8 Tensão ou tração em fios (T): surge quando dois ou mais corpos estão ligados por um fio de tensão que intermedeia a interação entre eles. Se considerarmos o fio inextensível e de massa desprezível, sua presença não influencia o movimento, e ele passa a ser apenas um transmissor de forças. III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação Cinco forças em destaque na mecânica LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

9 III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação Força elástica (F el ): aparece quando comprimimos ou distendemos uma mola. O módulo da força elástica (F el ) é diretamente proporcional à deformação nela provocada. Lei de Hooke: Constante de proporcionalidade k (constante elástica da mola): representa uma característica da mola, medida em N/m. Cinco forças em destaque na mecânica Esquema de molas em equilíbrio (I e III) e deformadas (II e IV) LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

10 Forças de atrito (F at ) São resultado da interação entre o corpo e a superfície por onde ele se movimenta. III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação Cinco forças em destaque na mecânica A força de atrito opõe-se ao movimento provocado pela força F. LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

11 Dependem das características da superfície sobre a qual o corpo se movimenta. É representada por μ (coeficiente de atrito), que pode ser estático ou dinâmico, dependendo do estado do corpo. III. 3 a lei de Newton ou princípio de ação e reação Forças de atrito (F at ) LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS

12 (Ufes) Um carro freia bruscamente e o passageiro bate com a cabeça no vidro do para-brisa. Três pessoas dão as seguintes explicações sobre o fato: 1 a O carro foi freado, mas o passageiro continuou em movimento. 2 a O banco do carro impulsionou a pessoa para a frente no instante da freada. 3 a O passageiro só foi jogado para a frente porque a velocidade era alta e o carro freou bruscamente. Podemos concordar com: a) a 1 a e a 2 a pessoas. b) apenas a 1 a pessoa. c) a 1 a e a 3 a pessoas. d) apenas a 2 a pessoa. e) as três pessoas. RESPOSTA: B Em relação a um referencial fixo fora do carro, observamos, antes da frenagem, que o carro e o passageiro apresentam a mesma velocidade. Portanto, pelo princípio da inércia, tanto o carro quanto o passageiro tendem a permanecer nesse estado de movimento. Assim, no momento da frenagem do carro, o passageiro continua em movimento. Logo, podemos concordar apenas com a explicação da 1 a pessoa. 1 LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS – NO VESTIBULAR EXERC Í CIOS ESSENCIAIS

13 (Vunesp) A caixa C está em equilíbrio sobre a mesa. Nela atuam as forças peso e normal. Considerando a lei de ação e reação, pode-se afirmar que: a) a normal é a reação do peso. b) o peso é a reação da normal. c) a reação ao peso está na mesa, enquanto a reação à normal está na Terra. d) a reação ao peso está na Terra, enquanto a reação à normal está na mesa. e) n.d.a. 3 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: D Veja o contexto da figura do eslaide 7 na teoria LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS – NO VESTIBULAR

14 (UFPR) O cabo de um reboque arrebenta se nele for aplicada uma força que exceda N. Suponha que o cabo seja usado para rebocar um carro de 900 kg ao longo de uma rua plana e retilínea. Nesse caso, que aceleração máxima o cabo suportaria? a) 0,5 m/s 2 b) 1,0 m/s 2 c) 2,0 m/s 2 d) 4,0 m/s 2 e) 9,0 m/s 2 7 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: C LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS – NO VESTIBULAR

15 (UFPE) A figura abaixo mostra três blocos de massa m A = 1,0 kg, m B = 2,0 kg e m C = 3,0 kg. Os blocos se movem em conjunto, sob a ação de uma força F constante e horizontal, de módulo 4,2 N. Desprezando-se o atrito, qual o módulo da força resultante sobre o bloco B? a) 1,0 N b) 1,4 N c) 1,8 N d) 2,2 N e) 2,6 N RESPOSTA: B Considerando os blocos A, B e C como um único corpo, o módulo da força resultante sobre ele (F) é dado pela 2 a lei de Newton: F = (m A + m B + m C ). a Isto é: 4,2 = ( ). a a = 0,7 m/s 2 Logo, a força resultante sobre o corpo B será: F R = m B. a = 2. 0,7 F R = 1,4 N. 8 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS – NO VESTIBULAR

16 (UEL-PR) No sistema representado a seguir, o corpo A, de massa 3,0 kg, está em movimento uniforme. A massa do corpo B é de 10 kg. Adote g = 10,0 m/s 2. O coeficiente de atrito dinâmico entre o corpo B e o plano sobre o qual ele se apoia vale: a) 0,15. b) 0,30. c) 0,50. d) 0,60. e) 0, EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B LEIS DE NEWTON E ALGUMAS FORÇAS ESPECIAIS – NO VESTIBULAR


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