Da Terra à Lua FQA Leis de Newton Prof.ª Marília Peres Adaptado de Serway & Jewett

Isaac Newton (1642-1727) Físico e Matemático inglês Isaac Newton foi um dos mais brilhantes cientistas da história . Antes dos 30 anos, formulou os conceitos básicos da Mecânica Clássica, descobriu a Lei Universal da Gravitação e inventou o método matemático de cálculo. Como consequência das suas teorias Newton foi capaz de explicar o movimento dos planetas, as marés e os movimentos especiais da Terra e da Lua.Também interpretou o comportamento da Luz, desenvolvendo a óptica. FQA

Classificação de Forças Forças de Contacto: Envolvem um contacto físico entre os objectos ou corpos. Forças de Interacção: Não necessitam de contacto. FQA

Mais sobre Forças Uma mola pode ser calibrada para se determinar o valor de uma força (dinamómetro). Unidade S.I.: N (newton) (1 newton é a intensidade da força exercida numa “partícula material” de massa 1 kg, de modo a imprimir-lhe uma aceleração de 1m.s-2 na direcção e sentido da força) As forças são vectores, por isso deves usar as regras de adição de vectores para conheceres a força resultante que está a actuar no objecto. FQA

1.ª Lei de Newton ou Lei da Inércia Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme quando as forças que nele actuam se equilibram. Isto significa que: Um corpo permanece parado até que alguma força o faça mover; Um corpo em m.r.u. continua sempre no seu estado de movimento até que a actuação de uma força o faça parar ou alterar o seu movimento. FQA

Massa Inercial A tendência que um objecto possui para resistir a qualquer alteração do seu movimento chama-se inércia. A massa é a propriedade do objecto que especifica quanto é a resistência que esse objecto oferece à alteração do seu movimento. FQA

2.ª Lei de Newton A aceleração de um objecto é directamente proporcional à intensidade da resultante de forças que actua sobre ele, e inversamente proporcional à sua massa. Sendo que a resultante das forças é o somatório de todas as forças que actuam no objecto. FQA

2.ª Lei de Newton F a m M FQA

1ª Lei de Newton FQA

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Existe uma força invisível que atrai os objectos! Força Gravitacional É a força que a Terra exerce em cada corpo. Tem a direcção vertical para o centro da Terra e o sentido de cima para baixo. O seu valor corresponde ao peso do objecto: P = Fg = mg Existe uma força invisível que atrai os objectos! FQA

Lei da Gravitação Universal Dois corpos interactuam entre si, com uma força cuja intensidade: - aumenta directamente com a massa dos corpos - diminui na razão inversa do quadrado da distância entre os seus centros. Em que: Fg - é a força gravitacional (N) G – Constante de gravitação universal G = 6,67 x 10-11 Nxm2xkg-2 m1 e m2 – massas (kg) d – distância entre os corpos (m) FQA

3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção A maça é atraída pela gravidade da Terra. A Terra é atraída pela gravidade da maça. FQA

3.ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção Se dois objectos interactuam, a força que o objecto 1 exerce no objecto 2, é igual em valor à força que o objecto 2 exerce no objecto 1, com a mesma direcção mas de sentido oposto. FQA

Par Acção-Reacção, Exemplo 1 A força normal (mesa no monitor) é a reacção à força que o monitor exerce na mesa.(normal significa perpendicular, neste caso). FQA

Exemplo 1 - continuação Num diagrama de forças aplicado ao monitor podemos ver que a normal e a força da gravidade são as únicas forças a actuar. FQA

Aplicações das Leis de Newton FQA

Objectos em Equilíbrio Se a aceleração de um objecto é zero, podemos dizer que este se encontra em equilíbrio. Add Your Text Matematicamente, é equivalente a dizer que a resultante é nula. Add Your Text logo e FQA

Conselhos para a Resolução de Problemas a partir das Leis de Newton Esquematize o problema (desenhe um esquema). Classifique o problema. Equilíbrio (SF = 0) ou Segunda Lei de Newton (SF = m a) Análise Desenhe um esquema de forças para cada objecto (apenas as que actuam no objecto). FQA

Análise Final Estabeleça um sistema de eixos. Verifique as unidades. Aplique as equações apropriadas a cada componente. Determine o valor das grandezas desconhecidas Final Verifique a ordem de grandeza dos resultados obtidos FQA

Equilíbrio, Exemplo Semáforo Um semáforo de peso 122 N está pendurado por um cabo preso a outros dois cabos ligados a um suporte. Os cabos superiores fazem ângulos de 37,0º e 53,0º com a horizontal.O semáforo permanece em repouso nessa situação ou irá cair? Esquematize o semáforo: Classifique o problema: Não há movimento, logo a aceleração é nula. FQA

Equilíbrio, Exemplo Semáforo Análise: Necessita de dois diagramas de forças. Aplique a equação do equilíbrio ao semáforo e encontre: Aplique as equações do equilíbrio ao cabo e encontre e . FQA

Existência de uma Força Resultante Se um objecto que pode ser considerado (para efeitos de cálculo) uma partícula experimenta uma aceleração é porque a resultante das forças que actuam nele é diferente de zero. Desenhe um diagrama de forças. Aplique a segunda Lei de Newton a cada componente. FQA

Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 Forças que actuam no caixote: A tensão A força da gravidade A força normal exercida pelo chão FQA

Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 Aplicar a segunda Lei de Newton: Resolver FQA

O Pára-quedista No final: - A resistência do ar anula-se com a força gravítica, sendo a resultante nula, e como tal a aceleração também é nula. - A velocidade final é constante e é chamada velocidade terminal. FQA

Interacções Fundamentais da Natureza Interacção Agentes Intensidade* Alcance (m) Nuclear Forte Quarks e partículas por eles formadas 1 10-15 m (dimensão do núcleo do átomo) Electromagnética Partículas carregadas electricamente 1/137 Ilimitado Nuclear Fraca Alguns quarks 10-5 10-17 m Gravitacional Todas as partículas com massa 6x10-39 * Valores referentes à intensidade da força nuclear forte FQA