Física I Mecânica Alberto Tannús II 2010

Tipler&Mosca, 5a Ed. Capítulo 4 Forças na Natureza;

Forças que ocorrem na Natureza Forças Fundamentais: Força Gravitacional; Força Eletromagnética; Força Nuclear Forte (Hadrônica); Força Nuclear Fraca

Força Gravitacional

Força Eletromagnética

Força Nuclear Forte mc2

Força Nuclear Fraca

Ação à distância Gravidade; Eletromagnetismo; Conceito de Campo como agente de mediação.

Forças de contato São forças eletromagnéticas, agindo em nível molecular e atômico;

Molas Forças restauradoras de deformação; São também forças eletromagnéticas, que atuam entre as moléculas do material elástico; Modelo de estrutura molecular com esferas e molas.

Mola deformada e não deformada

Fx=0 (x-x0 = 0 )

Fx negativa (x-xo > 0 )

Fx positiva (x-xo < 0 )

Em todos os casos: Há um limite para a deformação em que se pode considerar a relação entre força e deformação como linear; Forças dessa natureza são consideradas conservativas. Além deste limite, diz-se que os sistemas apresentam deformação permanente, ou plástica, não satisfazendo a F=-k Dx; Forças dessa natureza são consideradas não-conservativas.

Exemplo Considere a cesta de basquete como uma mola simples, deformada de 15 cm para baixo da horizontal pelo peso do jogador, que é de 110 kg, logo após uma enterrada (suposta condição de equilíbrio). Qual é a constante de mola k?

R:

Diagramas de corpo livre Em y: Em x: Vínculo: trenó não passa do gelo

Exemplo Numa corrida, estudantes substituem cachorros ao puxar os trenós. A corrida é iniciada puxando os trenós com uma força de 150 N a 25º com a horizontal. A massa do trenó é de 80 kg e o atrito entre o trenó e o gelo é mínimo. Encontre a aceleração do trenó; Encontre a reação normal exercida pelo gelo no trenó.

S:

Aceleração: Apenas as componentes horizontais aceleram o trenó (não há movimento vertical) A reação do gelo é menor que o peso do trenó!

Regras gerais Faça um diagrama das forças atuando no objeto; Isole o objeto de interesse, e desenhe o diagrama de corpo livre mostrando as forças externas que atuam no objeto; Faça um diagrama para cada objeto no problema; Escolha um sistema de coordenadas adequado e aplique a Segunda Lei, , para cada componente (oriente um eixo com a aceleração); Resolva as equações resultantes; Verifique a plausibilidade dos resultados.

Dois ou mais objetos Faça um diagrama para cada objeto no problema; Escolha um sistema de coordenadas adequado e aplique a Segunda Lei, , para cada componente e para cada objeto; Resolva simultaneamente as equações resultantes.

Exemplo Construindo uma estação espacial, você empurra uma caixa de massa m1 com uma força F, que está em contato com outra caixa de massa m2; Qual é a aceleração das caixas? Qual é a força entre as caixas?

S: