Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física 1º ANO Profª Ms Rosemaire de Oliveira LEIS DE NEWTON.

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1 Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física 1º ANO Profª Ms Rosemaire de Oliveira LEIS DE NEWTON

2 Trouxe grande contribuição para a humanidade com seu estudo nas mais diversas áreas da Ciência, principalmente em Física e Matemática. Isaac Newton Imagem: Isaac Newton / Jan Arkesteijn / Domínio Público As Leis de Newton As Leis de Newton são Leis que determinam como a ação das Forças influenciam no estado de movimento dos corpos.

3 O que é uma FORÇA? No sentido mais simples, é um empurrão ou puxão. Num sentido macroscópico, podem ser forças de contato ou de ação a distância. Exemplos de forças de contato: Competidores de cabo de guerraChute numa bola Colisão frontal de carros Imagem: Tug of War / Sumith Meher / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic Imagem: World's Favorite Sport / Rama V / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem:Verkehrsunfall / Ahellwig / Public Domain

4 Newton elaborou três leis do movimento, conhecidas como as três leis de Newton. Vamos falar sobre duas dessas leis: -1ªlei - a da Inércia, -2ª lei - Princípio Fundamental da Dinâmica -3ª lei - a lei da Ação e Reação.

5 1ª Lei de Newton: LEI DA INÉRCIA “Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele”. (Isaac Newton - Principia) Imagem: NASA / Domínio Público

6 Inércia A INÉRCIA consiste na tendência natural que os corpos possuem em manter sua velocidade constante (Manter o seu estado de equilíbrio – Repouso ou M.R.U.). A grandeza física que mede a quantidade de inércia de um corpo se chama MASSA.

7 Inércia

8 Algumas situaçõesem que a Lei da Inércia aparece

9 Exemplos Por inércia, o cavaleiro tende a prosseguir com sua velocidade.

10 Características da Primeira lei de Newton - Princípio da inércia  Quanto mais massa, maior inércia.  Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso.  Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em Movimento Retilíneo Uniforme, com velocidade constante.

11 Colocar, aqui, o seguinte vídeo: Retirando toalhas de mesa sem derrubar os pratos. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=T40CGrBJwk4&feature=related Observe como é possível “brincar” com a inércia:

12 2ª Lei de Newton: “Princípio Fundamental da Dinâmica”

13 2ª Lei de Newton: “Princípio Fundamental da Dinâmica” FR m.aFR m.a m=1kg F= 1N a= 1 m/s² Um corpo de massa igual a 15 kg move-se com aceleração de módulo igual a 3 m/s 2. Qual o módulo da força resultante que atua no corpo? F R = 15. 3 = 45 N

14 Exercícios 1- O que diz o princípio da Inércia (Primeira Lei de Newton)? a) Todo corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento a menos que uma força aja sobre ele. b) Toda ação tem uma reação de mesmo módulo e sentido contrário. c) Ação e reação são pares de forças com sentidos iguais e direções iguais. d) A força resultante é o produto da massa pela aceleração.

15 2- Um corpo de massa 4,0 kg encontra-se inicialmente em repouso e é submetido a ação de uma força cuja intensidade é igual a 60 N. Calcule o valor da aceleração adquirida pelo corpo. 3- (F.C.Chagas) um corpo adquire aceleração de 4,0 m/s 2, quando sofre uma força resultante de 360 N. A massa do corpo, em kg, é: 4-Aplica-se uma força de 250 N a um corpo de massa m, com uma aceleração de 10m/s 2. Qual o valor da massa m?

16 5- Se a resultante das forças que atuam numa partícula é nula, podemos afirmar que: (A) a partícula pode executar um movimento circular uniforme. (B) a partícula pode estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. (C) a partícula não pode estar em movimento retilíneo. (D) a partícula está necessariamente em repouso. 6- Massa m1 = 4,0 kg sobre o qual está apoiado um bloco menor de massa m2 = 1,0 kg. Uma corda puxa o bloco menor com uma força horizontal F de módulo 10 N, como mostrado na figura abaixo, e observa-se que nesta situação os dois blocos movem-se juntos. Qual é o valor da aceleração em m/s 2 ?

17 Exercícios 7-Sobre a Inércia, marque a alternativa correta: (A) Objetos que se movem rapidamente têm mais inércia que os que se movem lentamente. (B) Quanto menor a massa do objeto, maior a inércia, ou seja, maior a resistência que este corpo oferece à alteração do seu estado. (C) inércia é uma força que mantém os objetos em repouso ou em movimento circular constante. (D) Inércia é a resistência oferecida por um corpo à alteração de seu estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme. (E) Neste caso, o corpo terá um movimento retilíneo uniforme (M.R.U.), ou seja, o seu movimento não será em linha reta e sempre com a mesma velocidade.

18 TRABALHO- 2º BIMESTRE- DATA DE ENTREGA: 20/04/22. Valor=100 pontos. Dividir a sala em grupo de 4 pessoas. ESCOLHER UM EXPERIMENTO SOBRE INÉRCIA- 1ª LEI DE NEWTON. Apresentação do experimento na sala. Todos devem participar explicando sobre o experimento.

19 3ª Lei de Newton: LEI DA AÇÃO E REAÇÃO “A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos diferentes um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas”. (Isaac Newton) F AB   F BA Imagem: Rootology / Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported AÇÃOREAÇÃO AÇÃO Imagem: Justin Lebar / GNU Free Documentation License

20 Alguns exemplos de Ação e Reação Situações de ação e reação são muito comuns em nosso cotidiano, ocorrem sempre que temos forças em ação e, portanto, em reação. Imagem: HuzzarTexas Hummingbird / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: Adrian Pingstone / Domínio Público

21 1. O par ação / reação nunca se equilibra, pois as forças atuam em corpos diferentes. 2. O par aparece instantaneamente, então, qualquer uma das forças pode ser ação ou reação. Observações: AB FF BA Ação Reação Imagens SEE-PE.

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23 Reação: O prego bate no martelo Ação: O martelo bate no prego Imagem: Frabel / GNU Free Documentation License

24 Características da Terceira lei de Newton - (Princípio da ação e 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; o par de forças Ação e Reação nunca atua no mesmo corpo. d) o par de forças Ação e Reação nunca atua no mesmo corpo.

25 Normal e Peso: Ação e Reação? Lembre-se de que: A Força Normal é a força de empurrão que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado, enquanto a Força Peso é a Força Gravitacional com que a Terra atrai os corpos próximos à sua superfície. Lembre-se ainda que: o par de forças Ação e Reação nunca atua no mesmo corpo, logo Peso e Normal não formam o par ação e reação. Outro fato que impede o Peso e a Normal formarem um par de forças ação e reação é que elas são forças de tipos diferentes. O Peso é uma Força de Campo, enquanto a Normal é uma Força de Contato.

26 Como complemento da aula, passar uma videoaula sobre o assunto: https://www.youtube.com/watch?v=YK6-LdEP1xk

27 Vamos Exercitar?

28 1- A terceira lei de Newton diz que para toda força de ação existe uma força de reação. A - terceira lei de Newton diz também que as forças de ação e reação possuem: A)Possuem módulos, direção e sentidos diferentes. B) Mesma direção e sentido e módulos diferentes. C) Mesmo módulo e direção, mas sentidos opostos. D) Mesmo módulo, direção e sentido. 2- A terceira lei de Newton diz que toda força de ação gera uma força de reação. Quanto a essas forças é incorreto afirmar que: A)Tem mesma direção, mas sentidos opostos. B) As duas forças ocorrem no mesmo corpo. C) A força de reação possui o mesmo módulo da força de ação. D) As duas forças ocorrem em corpos distintos.

29 3- Lembrando da Terceira Lei de Newton é correto afirmar: A) A mulher empurra o carrinho, logo o carrinho empurra a mulher, sendo assim o par ação e reação. B) A mulher empurra o carrinho, logo o carrinho empurra a Terra, sendo assim o par ação e reação. C) A mulher empurra o carrinho, logo a Terra empurra a mulher, sendo assim o par ação e reação. D) A mulher é empurrada pelo carrinho, logo o carrinho empurra a Terra, sendo assim o par ação e reação.

30 4- Lembrando da Terceira Lei de Newton é correto afirmar: A) A ação seria a força feita pela bola quando ela é lançada, e a reação seria a força feita pelo rosto sobre a bola. B) A ação seria a força feita pela bola sobre o rosto da pessoa, e a reação seria a força feita pelo rosto sobre a bola. C) A imagem não faz relação com a Terceira Lei de Newton, e sim com a primeira lei: lei da inércia. D) A ação seria feita pela pessoa que lançou a bola, e a reação seria a bola sobre o rosto da pessoa.

31 5- A respeito das leis de Newton, marque a alternativa errada. A) A 1ª lei de Newton: o princípio da inércia, diz que a tendência dos corpos, quando nenhuma força é exercida sobre eles, é permanecer em seu estado natural, ou seja, repouso ou movimento retilíneo uniforme. B) 3ª lei de Newton: Princípio da Ação e Reação, diz que toda ação corresponde uma reação de mesmo módulo e direção, com sentido oposto. C) De acordo com a 2ª lei de Newton: “A força resultante que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração. D) A 2ª lei de Newton: Lei das massas, também conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica, estabelece relação entre força, massa e peso.

32 6- Sobre um corpo de massa igual a 20 kg atuam duas forças de mesma direção e sentidos opostos que correspondem a 60 N e 20 N. Determine a aceleração em que esse objeto movimenta-se. a) 1 m/s 2 b) 2 m/s 2 c) 4 m/s 2 d) 6 m/s 2 e) 8 m/s 2 7- Sobre a 2ª lei de Newton, assinale a alternativa correta.2ª lei de Newton a) A força resultante sobre um corpo é nula, caso esse corpo se mova com aceleração constante. b) A força resultante sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela sua aceleração. c) Se a força resultante sobre um corpo for nula, esse corpo estará necessariamente em repouso. d) Se a força resultante sobre um corpo for nula, esse corpo se moverá necessariamente com velocidade constante.

33 RESP. 6- 7-

34 Vamos Exercitar?

35 Primeira Lei de Newton 1- Indique a afirmativa correta: a) Um corpo permanece em movimento apenas enquanto houver uma força atuando sobre ele. b) Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é igual a zero, esse corpo somente pode estar em repouso. c)A inércia de um objeto independe de sua massa. d)Uma partícula tende a permanecer em aceleração constante. e)Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme quando a resultante das forças que atuam sobre ele é nula. Resp.: e

36 A figura abaixo, mostra três caixotes com massas m 1 = 45 kg, m 2 = 22 kg e m 3 = 33 kg apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força horizontal de intensidade 50 N empurra os caixotes para a direita (dado g = 10 m/s 2 ). Determine: a)Qual a aceleração adquirida pelos caixotes? b)Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades. Exemplo 01 m1 m2 m3 F

37 Resolução Seguindo as táticas apresentadas, conseguiremos resolver o problema sem dificuldades. Passo 1: F aça um esquema/desenho simples da situação. Nesse caso, já foi feito pela própria questão: Passo 2: E scolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y). m1 m2 m3m3 F m1 m2 m3m3 F y x 0

38 Resolução Passo 3: I sole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada um deles. m2 m3m3 m1

39 Resolução Passo 4: A che as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema. Nesse caso, todas as forças estão na direção dos eixos coordenados. m2 m3m3 m1 y x 0

40 Resolução No eixo “y”: Como não há movimento na direção vertical (“y”), temos que: Passo 5: A plique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas. Logo: No eixo “x”: Aplicando a 2ª Lei de Newton (FR = m.a) para cada corpo, temos: m2 m3m3 m1 y x 0

41 Resolução CORPO 1: F – F21 = m1.a CORPO 2: F12 – F32 = m2.a CORPO 3: F23 = m3.a Somando as três equações. Pelo Princípio da Ação e Reação, sabemos que: F12 = F21 e F23 = F32, Logo: F = (m1 + m2 + m3).a a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?

42 b)Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades. Resolução m2 m3m3 m1

43 Resolução F23 = m3.a  F23 = 33.0,5  F23 = 16,5 N = F32 Utilizando as equações encontradas, quando isolamos os corpos, temos que: F21 = 27,5 N = F F F F12 F – F21 = m1.a  50 – F21 = 45.0,5   – F21 = 22,5 – 50  – F21 = –27,5 Lembre-se de que: P = m.g E como não há movimento na vertical, temos: FR = 0  P = N (Peso e Normal possuem a mesma intensidade). Logo: P1 = m1.a  P1 = 45.10  P1 = 450 N = N1 P2 = m2.a  P2 = 22.10  P2 = 220 N = N2 P3 = m3.a  P3 = 33.10  P3 = 330 N = N3

44 (UFMG) A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49 N. Pode-se então afirmar que o pacote de arroz: a) atrai a Terra com uma força de 49 N. b) atrai a Terra com uma força menor do que 49 N. c) não exerce força nenhuma sobre a Terra. d) repele a Terra com uma força de 49 N. e) repele a Terra com uma força menor do que 49 N. Exemplo 02 Resolução Pelo Princípio da Ação e Reação, temos que: RESPOSTA: a) atrai a Terra com uma força de 49 N.

45 Extras VÍDEO DO YOUTUBE “Ação e Reação” Degradação do Meio Ambiente Link: http://www.youtube.com/watch?v=4zK-FN_2byQhttp://www.youtube.com/watch?v=4zK-FN_2byQ EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS Carro movido a ar – Princípio da Ação e Reação Link: http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_aforcadoar- principiodaachttp://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_aforcadoar- principiodaac INTERAÇÃO ENTRE CORPOS (Ação e reação) Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asphttp://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp Modelo de Foguete (3ª lei de Newton, Quantidade de movimento e Impulso) Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asphttp://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asp LISTA DE EXERCÍCIOS CEFET-SP Link: http://www.cefetsp.br/edu/okamura/3_lei_newton_exercicos_fixacao.htm http://www.cefetsp.br/edu/okamura/3_lei_newton_exercicos_fixacao.htm OOCITIES Link: http://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htmhttp://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htm

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