MECÂNICA TÉCNICA Técnico em Automação Industrial Profº Marcos Nascimento Leis de Newton

Forças são as causas das modificações nos movimentos. Seu conhecimento nos permite prever o movimento subsequente de um objeto.

Força e leis de Newton Força e leis de Newton A interação de um corpo com sua vizinhança é descrita em termos de uma FORÇA. Assim, uma força representa a ação de empurrar ou puxar em uma determinada direção. Uma força pode causar diferentes efeitos em um corpo como, por exemplo: a) imprimir movimento b) cessar um movimento c) sustentar um corpo d) deformar outros corpos

Força e leis de Newton Onde estão as forças? Gravidade: As coisas caem porque são atraídas pela Terra. É a chamada força gravitacional. Essa força representa uma interação existente entre a Terra e os objetos que estão sobre ela. P - P Sustentação: Para que as coisas não caiam é preciso segurá-las. Na figura ao lado, por exemplo, a mesa sustenta um objeto. Em geral essa força é conhecida como força normal.

Sustentação.... Nesta figura um conjunto de fios sustenta um bloco. Forças exercidas por fios são denominadas forças de tração. Para manter a mola esticada, você precisa exercer uma força sobre ela. No entanto, a mola também exerce uma força sobre você. A força exercida por uma mola é denominada força elástica. Força e leis de Newton

Na água: A água também pode sustentar coisas, impedindo que elas afundem. Essa interação da água com os objetos se dá no sentido oposto ao da gravidade e é medida através de uma força que chamamos de empuxo hidrostático. É por isso que nos sentimos mais leves quando estamos dentro da água. No ar: Para se manter no ar o pássaro bate asas e consegue com que o ar exerça uma força para cima, suficientemente grande para vencer a força da gravidade. Da mesma forma, o movimento dos aviões e o formato especial de suas asas acaba por criar uma força de sustentação. Essas forças também podem ser chamadas de empuxo. Porém, trata-se de um empuxo dinâmico, ou seja, que depende de um movimento para existir.

Força e leis de Newton Forças são grandezas vetoriais, possuem módulo, direção e sentido. São representadas por vetores. A unidade de medida de força no SI é o Newton [N]. Para se ter uma idéia, um Newton (1 N) é força necessária para erguer uma xícara de café (100 ml). 100 N é, aproximadamente, a força necessária para erguer dois pacotes de arroz de 5 Kg cada.

Força e leis de Newton Corpos elásticos se deformam sob ação de forças de contato. Podemos medir o efeito de uma força aplicada a um corpo pela distensão que ela produz numa mola presa ao corpo. Como medir uma força? Os dinamômetros baseiam-se neste princípio.

Leis do Movimento Primeira lei de Newton: Considere um corpo sobre o qual não atua nenhuma força resultante. Se o corpo estiver em repouso ele permanecerá em repouso. Se o corpo estiver em movimento com velocidade constante, ele permanecerá com esse movimento. Lembrando que, até o início do século XVII, pensava-se que para se manter um corpo em movimento era necessária uma força atuando sobre ele. Essa idéia foi combatida por Galileu e depois reafirmada por Newton: "Na ausência de uma força, um objeto continuará se movendo em linha reta e com velocidade constante“. m F1F1 F2F2

1ªLei de Newton Galileu chamou de INÉRCIA a tendência que os corpos apresentam de resistir à uma mudança em sua VELOCIDADE. Alguns anos mais tarde, Newton refinou a idéia de Galileu e enunciou sua primeira lei. A 1ª lei de Newton também é chamada de lei da INÉRCIA No caso do REPOUSO:

1ª Lei de Newton Exemplo: Quando um trem do metrô arranca para iniciar seu movimento, as pessoas que estão em repouso tendem a ficar em repouso, sendo então impelidas para trás, quando o trem parte. v trem A massa dos corpos tem alguma relação com a INÉRCIA?

1ª Lei de Newton 1ª Lei de Newton Portanto, a massa é uma propriedade intrínseca de um corpo,a qual mede sua resistência à variação de velocidade, ou aceleração. Quanto maior a massa de um corpo maior a sua INÉRCIA, ou seja, maior é sua tendência de permanecer em REPOUSO.... ou em MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME. OBS: a massa de um corpo é independente do processo de medição. É uma grandeza escalar, cuja unidade no S.I. é o quilograma [Kg].

2ª Lei de Newton Segunda lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica): A força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto da sua massa pela aceleração com a qual ele irá se movimentar. Exemplo: Sejam F 1, F 2 e F 3 as forças que atuam sobre um corpo de massa m. A resultante F R será a soma vetorial das forças que atuam nesse corpo, logo: F R = m a F R = F 1 + F 2 + F 3  F x = m a x  F y = m a y  F z = m a z F R = m a

2ª Lei de Newton O que nos diz a segunda lei de Newton? Todo corpo necessita da ação de uma força para iniciar um movimento (sair do repouso) ou para que seu movimento seja alterado (variação da velocidade – aceleração); Quanto maior a massa de um objeto, maior a força necessária para alterar seu estado (tirá-lo do repouso ou alterar sua velocidade); Quanto maior a variação de velocidade (aceleração) que se deseja imprimir a um corpo, maior a força necessária para isso; A aceleração adquirida por um objeto tem SEMPRE a mesma direção e sentido da força resultante que atua no objeto. F R = m a

2ª Lei de Newton Exemplos da 2º Lei de Newton Por exemplo, se um bloco escorrega, descendo um plano inclinado com atrito, teremos o seguinte diagrama de corpo livre para o bloco: A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional à intensidade da resultante das forças que atuam sobre o corpo, tem direção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa.

3ª Lei de Newton Terceira lei de Newton: Quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo corpo exerce uma força sobre o primeiro. As forças que compõem esse par (ação – reação) são sempre iguais em intensidade e opostas em sentido. Em outras palavras, “a toda ação corresponde uma reação de mesma intensidade e sentido oposto”. Exemplos: força gravitacional F TC F 21 F 12 F CT

3ª Lei de Newton Propriedades do par ação – reação 1) Estão associadas a uma única interação, ou seja, correspondem SEMPRE às forças trocadas entre apenas dois corpos; 2) O par de forças SEMPRE apresenta mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos; 3) O par de forças NUNCA atua no mesmo corpo. Como as forças atuam em corpos diferentes, NUNCA se anulam. 4) As forças do par têm SEMPRE a mesma natureza (ambas de contato ou ambas de campo)

3ª Lei de Newton Forças de contato Forças de campo

3ª Lei de Newton É importante ressaltar que A FORÇA NORMAL NÃO É UMA REAÇÃO AO PESO !!!! A força normal é a força que uma superfície exerce sobre um corpo que a está comprimindo e é sempre perpendicular à superfície de apoio. Sobre a força NORMAL: Sobre a força NORMAL:

BIBLIOGRAFIA S. Melconian, Mecância técnica e resistência dos materiais, SP, Érica, C.S. Calçada, J.L. Sampaio, Física Clássica: Dinâmica e Estática, SP, Atual, A. Gaspar, Física 1 – Mecânica, SP, Ática, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de Física – Mecânica, RJ, LTC, 2006.