Forças e Leis de Newton

Forças e os seus efeitos Uma força é toda a causa capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou ainda de lhe causar deformações. É uma grandeza vectorial e uma manifestação de energia. Mover Parar Modificar Partir

Tipos de Forças A Força exercida por uma grua quando levanta uma carga. A Força exercida pelo ciclista nos pedais da bicicleta. A Força exercida por um íman em objetos de Ferro A Força Gravíttica exercida pelo Planeta Terra.

Como se determina uma força Para medir o valor de uma força deve ser utilizado um Dinamómetro. Os Dinamómetros podem ser analógicos ou Digitais e indicam o valor da Força na sua unidade característica, o Newton (N). Dinamómetro Analógico Dinamómetro Digital

Resultante de um sistema de forças Chama-se força resultante à força que por si só substitui todas as forças que actuam num corpo. Corresponde à soma de todas as forças. Como se somam forças? Começas por representar um dos vetores. Depois, na extremidade do primeiro vetor, inicias a representação do segundo. Finalmente, unes a origem do primeiro vetor com a extremidade do segundo, para obteres o vetor soma.

Exemplos:

A intensidade da força resultante calcula-se de diferentes formas: 1 A intensidade da força resultante calcula-se de diferentes formas: 1. Forças com a mesma direcção e sentido 𝑭 𝑹 Quando as forças têm a mesma direcção e sentido, a força resultante tem a mesma direcção e sentido e a sua intensidade é igual à soma das intensidades das forças que actuam.

2. Forças com a mesma direcção e sentidos contrários 𝑭 𝑹 Quando as forças têm a mesma direcção e sentidos contrários, a força resultante tem a mesma direcção, sentido da força de maior intensidade e a sua intensidade corresponde à diferença das intensidades das forças que actuam.

3. Forças com direcções perpendiculares 𝑭 𝑹 FR  Quando as forças têm direcções perpendiculares, a direcção da força resultante é oblíqua à direcção das forças componentes do sistema, e obtém-se por aplicação da regra do paralelogramo ou da regra do triângulo de Stévin. A sua intensidade calcula-se pelo teorema de Pitágoras.

Resumindo 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 + 𝑭 𝟐 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 − 𝑭 𝟐 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 + 𝑭 𝟐 1. Forças com a mesma direção e sentido 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 + 𝑭 𝟐 2. Forças com a mesma direção e sentidos opostos 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 − 𝑭 𝟐 3. Forças com direções perpendiculares 𝑭 𝑹 = 𝑭 𝟏 + 𝑭 𝟐

Quando a FR é nula: 𝑭 𝑹 = 𝟎 𝐂𝐨𝐫𝐩𝐨 𝐞𝐦 𝐞𝐪𝐮𝐢𝐥í𝐛𝐫𝐢𝐨 𝐸𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑜 (𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑠𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑝𝑜𝑢𝑠𝑜) . . 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑜𝑢 𝐶𝑖𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑜 (𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑠𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑒 𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑙í𝑛𝑒𝑜 𝑒 𝑈𝑛𝑖𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒) 𝑭 𝑹 = 𝟎 𝐂𝐨𝐫𝐩𝐨 𝐞𝐦 𝐞𝐪𝐮𝐢𝐥í𝐛𝐫𝐢𝐨

Representação de Forças num corpo: Força gravítica ( 𝐹 𝑔 ) – Todo o corpo que tem massa é atuado pela força gravítica 𝐹 𝑔 𝐹 𝑔 Força Reação normal ( 𝑅 𝑁 ) - Todo o corpo que está pousado é atuado pela Reacão Normal 𝐹 𝑔 𝑅 𝑁 𝐹 𝑔 𝑅 𝑁

Representação de Forças num corpo: Tensão( 𝑇 ) – Todo o corpo que está suspenso é atuado por uma tensão 𝐹 𝑔 𝑇

Leis de Newton

FR = 0  Na ausência de forças, uma partícula está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. FR = 0 

Primeira Lei de Newton (Princípio da inércia) Isso significa que um ponto material isolado possui velocidade vetorial constante. Inércia é a propriedade da matéria de resistir a qualquer variação na sua velocidade. Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em MRU.

Exemplos Quando o autocarro (ou o carro) travam, os passageiros tendem, por inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham, em relação ao solo. Assim, são atirados para frente em relação ao autocarro (carro).

Outros Exemplos Quando o cão entra em movimento, o menino em repouso em relação ao solo, tende a permanecer em repouso. Note que em relação ao carrinho o menino é atirado para trás.

Exemplos

A inércia do corpo está relacionada com a sua massa e com a sua velocidade. Quando comparamos dois corpos, o corpo que tiver maior massa terá maior inércia. Quando comparamos dois corpos, o corpo que tiver maior velocidade terá maior inércia.

Quando a resultante das forças não é nula, verfica-se uma alteração da velocidade da partícula material, ou seja ganha aceleração. FR ≠ 0 

(Lei fundamental da Dinâmica) Segunda Lei de Newton (Lei fundamental da Dinâmica) A resultante das forças aplicadas em uma partícula é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida:

Exercício Se aplicarmos uma única força a um corpo de 1 kg de massa, colocado sobre uma superfície plana sem atrito, e ele adquirir a aceleração de 1 m/s², diremos que a intensidade dessa força é de 1 N (newton).

Terceira Lei de Newton (Princípio da ação-reação) Toda vez que um corpo A exerce num corpo B uma força , este também exerce em A outra força tal que essas forças: a) têm a mesma intensidade; b) têm a mesma direção; c) têm sentidos opostos; d) têm mesma natureza, sendo ambas de campo (à distância) ou ambas de contato O par ação-reação nunca é aplicado num mesmo corpo

Exemplos O canhão empurra a bala  A bala empurra o canhão A Terra “puxa” o corpo  O corpo “puxa” a Terra

A bola A faz força sobre a B  A bola B faz força sobre a A

Pessoa empurra o chão  O chão empurra a pessoa

Os gases empurram o foguete  O foguete empurra os gases

A arma “empurra” o projétil  O projétil “empurra” a arma

O pé “empurra” a bola  A bola “empurra” o pé

A pessoa chuta o muro  O muro “chuta” a pessoa

FORÇAS DE ATRITO Quando empurras um livro sobre uma mesa, tens que exercer uma força sobre o livro, para a frente; o livro em contacto com a mesa resiste ao movimento com uma força igual e oposta. Da mesma forma, quando queres parar a tua bicicleta, bloqueando as rodas com os travões, ela desliza no chão, mas o atrito faz com que ela acabe por parar.  O Atrito é uma força que se opõe ao movimento, quando uma superfície desliza sobre a outra.

O que influencia o atrito? Natureza do material em contacto (madeira, aço, pedra, vidro, borracha, etc.) Rugosidade da superfície de contato Quanto mais rugosas forem as superfícies de contacto entre os corpos, maior a força de atrito e maior a oposição ao movimento. Da massa do corpo que se move Quanto maior for a Massa do corpo que se move, maior a força de atrito entre as superfícies de contacto e maior a oposição ao movimento.

FORÇAS DE ATRITO

FORÇAS DE ATRITO Atrito estático: Atrito cinético: de rolamento de deslizamento

Atrito Estático & Atrito Cinético Atrito estático - que ocorre enquanto o corpo está parado sobre a superfície de apoio; Atrito cinético - que ocorre quando o corpo se move sobre a superfície de apoio. Quando o corpo está parado, a Força de Atrito que ocorre entre este e a superfície de apoio é mais elevado do que a Força de Atrito que ocorre quando o corpo já está em movimento. Conclui-se assim que A Força de Atrito Estático tem maior intensidade que a Força de Atrito Cinético.

ATRITO... ... útil ou prejudicial???

Porque é que os ciclistas se inclinam durante as corridas??? E porque é que os capacetes têm aquela forma ??? ATRITO PREJUDICIAL A resistência que o ar oferece ao movimento dos corpos é uma força de atrito; para isso os ciclistas posicionam-se de tal modo que as forças de atrito sejam reduzidas.

Porque é que há o perigo de um “vaivém” espacial se incendiar quando penetra na atmosfera terrestre??? ATRITO PREJUDICIAL Porque ao penetrar na atmosfera terrestre, o “vaivém” fica sujeito a uma elevação de temperatura muito acentuada, devido ao atrito entre o ar e o “vaivém”.

ATRITO ÚTIL O que são as estrelas cadentes??? Há uma enorme quantidade de partículas do tamanho de grãos de areia que entram na atmosfera terrestre todos os dias. Devido ao atrito tornam-se incandescentes, dando origem às tão conhecidas “Estrelas Cadentes”!!

ATRITO ÚTIL Já pensaste como é que um fósforo acende??? O atrito permite acender o fósforo quando o riscamos numa superfície.

Já pensaste porque é que numa corrida de Fórmula 1, os automobilistas mudam de pneus quando começa a chover??? ATRITO ÚTIL A superfície dos pneus é rugosa, o que resulta numa certa resistência ao movimento. Quando chove, a água torna a superfície da estrada escorregadia; os pneus perdem aderência, então é necessário substitui-los por pneus que tenham sulcos mais profundos.

E as chuteiras dos jogadores de futebol E as chuteiras dos jogadores de futebol??... Porque é que têm pitões e não solas normais? ATRITO ÚTIL Para aumentar o atrito; quanto maior for o atrito entre chuteira e o campo, menor é o risco de o jogador escorregar!

Qual será o motivo de um barco estar colocado em cima de uma almofada de ar, como no caso de um hovercraft?!?! ATRITO PREJUDICIAL Simplesmente para diminuir o atrito entre o barco e a superfície da água, fazendo com que ganhe velocidade.

Porque é que costumas lubrificar a corrente da bicicleta??? ATRITO PREJUDICIAL Ao colocares óleo na corrente vais fazer com que o atrito diminua, as mudanças “entrem” melhor e haja menos desgaste da corrente!!

Porque é na patinagem artística os patins são em linha??? ATRITO PREJUDICIAL Mais uma vez para reduzir o atrito, e deslizar melhor!!!

ENTÃO O QUE SE PODE CONCLUIR ACERCA DO ATRITO? EMBORA ELE SEJA “CONTRA O MOVIMENTO” HÁ SITUAÇÕES EM QUE ELE É PREJUDICIAL, E SITUAÇÕES EM QUE É BASTANTE ÚTIL!!! BASTA PENSARES QUE... SE NÃO HOUVESSE ATRITO... ... NÃO CONSEGUIAS ANDAR!!!...

Fim