ANOTAÇÕES EM AULA Capítulo 9 – Leis de Newton Capítulo 9 Forças FÍSICA NICOLAU, TORRES E PENTEADO.

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1 ANOTAÇÕES EM AULA Capítulo 9 – Leis de Newton Capítulo 9 Forças FÍSICA NICOLAU, TORRES E PENTEADO

2 Força A ideia de empurrar ou puxar um corpo para colocá-lo em movimento está relacionada ao conceito intuitivo de força. 9.1 Vukmirovic/Shutterstock F

3 Força Também podemos associar força à ideia de provocar deformação. Força é uma grandeza vetorial, logo possui:  Módulo  Direção  Sentido 9.1 VASTUDIO/SHUTTER STOCK

4 Força gravitacional: Força gravitacional: A teoria clássica da gravitação é a lei de Newton da Gravitação Universal. Sua generalização relativística é a teoria da Gravitação de Einstein, também chamada de Teoria da Relatividade Geral de Einstein. O melhor termo para ela seria Geometrodinâmica, uma vez que a relatividade geral geometriza a gravitação. Para descrever os estágios iniciais da formação do Universo precisamos de uma teoria quântica da gravitação, algo que os físicos ainda não possuem, apesar dos enormes esforços desenvolvidos para isto. Eletrodinâmica: Eletrodinâmica: Esta é a teoria física que descreve os fenômenos elétricos e magnéticos, ou seja as forças eletromagnéticas. A formulação clássica da Eletrodinâmica foi feita por James Clerk Maxwell. A teoria clássica construída por Maxwell já era consistente com a teoria da relatividade especial de Einstein. O "casamento" desta teoria com a mecânica quântica, ou seja, a construção de uma "Eletrodinâmica Quântica", foi realizada por grandes nomes da física tais como Feynman, Tomonaga e Schwinger nos anos que compõem a década de 1940. Fraca: Fraca: As forças fracas são aquelas que explicam os processos de decaimento radiativo, tais como o decaimento beta nuclear, o decaimento do pion, do muon e de várias partículas "estranhas". É interessante notar que esta força não era conhecida pela física clássica e que sua formulação como teoria é estritamente quântica. A primeira teoria das interações fracas foi apresentada por Fermi em 1933. Mais tarde ela foi aperfeiçoada por Lee, Yang, Feynman, Gell- Mann e vários outros nos anos da década de 1950. Sua forma atual é devida a Glashow, Weinberg e Salam, que a propuseram nos anos da década de 1960. A nova teoria das interações fracas, que é chamada de flavordinâmica por causa de uma das propriedades intrínsecas das partículas elementares, é mais justamente conhecida como Teoria de Glashow-Weinberg-Salam. Nesta teoria, as interações fraca e eletromagnética são apresentadas como manifestações diferentes de uma única força, a força eletrofraca. Esta unificação entre a interação fraca e a interação eletromagnética reduz o número de forças existentes no Universo a apenas 3: força gravitacional, força forte e força eletrofraca. Forte: Forte: As forças fortes são aquelas responsáveis pelos fenômenos que ocorrem a curta distância no interior do núcleo atômico. 1) se um corpo estiver em repouso, para pô-lo em movimento é necessário fazer agir “alguma coisa” sobre ele; 2) se a velocidade de um corpo aumenta, é porque “alguma coisa” age sobre ele; 3) se a velocidade de um corpo diminui, é porque “alguma coisa” age sobre ele; 4) se a velocidade de um corpo muda de direção, é porque “alguma coisa” age sobre ele. A essa “alguma coisa” capaz de pôr em movimento um corpo que está em repouso, ou capaz de modificar de alguma forma a sua velocidade, é que Newton denominou força, sendo a seguinte a definição por ele apresentada: A definição newtoniana de força Chama-se força atuante sobre um corpo a qualquer agente capaz de modificar o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo e uniforme. Isaac Newton nasceu em 4 de janeiro de 1643 em Woolsthorpe, Lincolnshire, Inglaterra. Embora tenha nascido no dia de Natal de 1642, a data dada aqui é no calendário Gregoriano, que adotamos hoje, mas que só foi adotada na Inglaterra em 1752.

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6 Peso Normal Tração Elástica Atrito Vamos estudar cinco forças P  N  T  F el  F at 

7 Peso ( ) A força peso é a atração gravitacional que age entre corpos que possuem massa. Por exemplo, a força com que a Terra atrai os objetos. Direção: vertical Sentido: centro da Terra (o planeta atrai o corpo.) Módulo: P = m ⋅ g A reação à força peso é a força com que o corpo atrai o planeta. STUDIO CAPARROZ P  –P  P  P   9.5

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9 Força de reação normal de apoio ( ) A força de reação normal do apoio é a força de contato entre um corpo e a superfície de apoio. Direção: perpendicular às superfícies em contato. Sentido: orientada para o interior do corpo onde atua. Módulo: depende da situação e das outras forças que atuam no corpo. ADILSON SECCO N  9.6 N 

10 As principais forças da dinâmica 9.6 N  Força de reação normal de apoio ( ) Outras situações: N N

11 Força de tração do fio ( ). Direção: sempre na direção do fio. Sentido: sempre no sentido de puxar o corpo ao qual está preso. Módulo: depende da situação e das outras forças que atuam no corpo. A força de tração do fio é a força de interação entre um corpo preso a um fio esticado. T  T  9.7

12 Força elástica A força elástica é a força exercida por um corpo deformado, ou seja, por um corpo comprimido ou esticado. Direção: coincidente com a direção da deformação. Sentido: tem sentido oposto ao da deformação. Módulo: F el = k · x (lei de Hooke) ADILSON SECCO Mola livre Mola comprimida Mola esticada F el  x x  9.8

13 Força de atrito A força de atrito é a força que surge quando uma superfície movimenta-se, ou tenta de movimentar, em relação a outra. Ela surge em virtude das irregularidades existentes entre as superfícies em contato. Tentaremos deslocar o bloco para a direita aplicando-lhe uma força F horizontal. ADILSON SECCO 9.9

14 P  N  F  F at  Força de atrito Enquanto o bloco permanece em repouso: F R = 0 Portanto: N = P (na vertical) e F at = F (na horizontal). Se aumentarmos a força F e o bloco permanecer em repouso, então a força de atrito F at também aumentará. ADILSON SECCO 9.9

15 Força de atrito A força de atrito atingirá seu valor máximo F at(máx) quando o bloco estiver na iminência de se movimentar. A força de atrito que surge enquanto as superfícies não se movimentam, uma em relação à outra, recebe o nome de força de atrito estático. ADILSON SECCO 9.9

16 Força de atrito 0 ≤ F at(e) ≤  e · N  e é o coeficiente de atrito estático 9.9 Note que a força de atrito estático tem valor variável, que depende do valor da força F. ADILSON SECCO

17 Força de atrito F at(c) =  c ·N  e é o coeficiente de atrito cinético. A partir do instante em que o bloco começa a se movimentar, a força de atrito diminui ligeiramente e torna-se constante. A força de atrito é agora denominada força de atrito cinético ou força de atrito dinâmico. 9.9 ADILSON SECCO

18 ANOTAÇÕES EM AULA Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado Edição de texto: Eugênio Dalle Olle, Fabio Ferreira Rodrigues, Fernando Savoia Gonzalez, João Batista Silva dos Santos, Livia Santa Clara de Azevedo Ferreira, Lucas Maduar Carvalho Mota, Luiz Alberto de Paula e Silvana Sausmikat Fortes Preparação de texto: Silvana Cobucci Leite Coordenação de produção: Maria José Tanbellini Iconografia: Daniela Baraúna, Érika Freitas, Fabio Yoshihito Matsuura, Flávia Aline de Morais e Monica de Souza Diagramação: Mamute Mídia EDITORA MODERNA Diretoria de Tecnologia Educacional Editora executiva: Kelly Mayumi Ishida Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio Editores: Andre Jun e Natália Coltri Fernandes Assistentes editoriais: Ciça Japiassu Reis e Renata Michelin Editor de arte: Fabio Ventura Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini Assistentes de arte: Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres Revisores: Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres © Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados. EDITORA MODERNA Rua Padre Adelino, 758 – Belenzinho São Paulo – SP – Brasil – CEP: 03303-904 Vendas e atendimento: Tel. (0__11) 2602-5510 Fax (0__11) 2790-1501 www.moderna.com.br 2012 FÍSICA NICOLAU, TORRES E PENTEADO