Força e Movimento

O filósofo grego Aristóteles acreditava que um corpo só permanecia em movimento se atuasse sobre este alguma força, ou seja, se a força parasse, o corpo também parava, mas esta ideia só foi aceite até ao Renascimento.

Galileu mostrou que tal teoria estava errada fazendo experiências com mais rigor e precisão. Galileu percebeu que ao empurrar um corpo existia a atuação de uma força contrária ao movimento designada por força de atrito.

FORÇAS MECÂNICAS

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

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.

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

INTERAÇÕES DE CONTATO 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.

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

FORÇA DE ATRITO A força de atrito não existe sem a componente da força 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.

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

FORÇA DE ATRITO CINÉTICO Ocorre quando houver deslizamento entre duas superfícies. Será sempre contrário ao movimento. Também chamado atrito dinâmico. N fAT F P 19

A força de atrito cinética é dada por fAT = μc.N N→Força normal (neste caso tem mesmo módulo do peso). μc→Coeficiente de atrito cinético. Depende das duas superfícies em contato. 20

fAT = μc.N Lubrificantes reduzem o coeficiente de atrito. Quando esta moça empurra o esfregão, a normal aumenta. Fy fAT = μc.N

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 μC= 0,2. Determine a aceleração do corpo. Considere g = 10 m/s2. 22

N fAT F P μC = 0,2 N = P = 50 N F = 15 N 23

RESOLUÇÃO FAT = μC.N FR = m.a FAT = μC.m.g F – FAT = m.a FAT = 10 N FR = m.a F – FAT = m.a 15 – 10 = 5.a a = 1 m/s2 24

Carro freando 25

Força de Atrito Estático Ocorre quando não há deslizamento entre duas superfícies. Será sempre contrário à tendência de movimento. f AT máx = μE.N fAT fAT 26

EXEMPLO No exemplo abaixo, o coeficiente de atrito estático vale 0,5 e a massa do bloco vale 10 kg. Usando g = 10 m/s2, determine a força de atrito entre o bloco e a superfície para cada valor de F. 28

N fAT F P fAT máx = μE.N fAT máx = μE.m.g fAT máx = 50 N 29

Lembre-se: neste caso fAT MÁX = 50 N !!! F aplicada (N) FAT (N) Estado de movimento repouso 10 10 repouso 30 30 repouso 50 50 fAT < 50 50,01 movimento movimento 60 fAT cinético > fAT estático

Identifique os corpos com os quais o apagador 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?

A força de atrito (tal como todas as forças) é uma grandeza vetorial e caracteriza-se por um ponto de aplicação, uma direção, 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.

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 objetos 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.

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.

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.

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 extremidade é integralmente transmitida à outra extremidade.

FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO E DINÂMICO

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

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 39

x→ deformação da mola (m, cm, mm, …) k → constante elástica da mola (N/m;dina/cm;kgf/m) F → Força aplicada (N;dina;kgf) 40

Veja como uma mola deforma com a força: 41

EXEMPLO: Uma das extremidades de uma mola ideal, de constante elástica 1.000 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.

Resolucao: K= 1000 N/m X = 5 cm = 0,05 m F = ? F = k.x F = 1000 . 0,05 F = 50 N Como F=P, entao P= 50 N

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