Ciências da Natureza e suas Aplicação da ação e reação

Apresentação em tema: "Ciências da Natureza e suas Aplicação da ação e reação"— Transcrição da apresentação:

1 Ciências da Natureza e suas Aplicação da ação e reação
Tecnologias - Física Ensino Médio, 1º Ano Aplicação da ação e reação

2 Vamos começar esse estudo fazendo algumas perguntas ...
Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando o seu próprio cabelo? Imagem: Bricktop / Domínio Público Por que, quando empurramos uma parede, não conseguimos tirá-la do lugar? Por que um foguete precisa de tanto combustível para ser lançado? Por que é tão difícil andar em pisos escorregadios? Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...

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

4 Observações: 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. F F AB BA Reação Imagens SEE-PE. Ação

5 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

6 Alguns exemplos de Ação e Reação
Imagem: Edhendersonnnnn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Ao chutarmos uma bola, os nossos pés aplicam uma força sobre ela. A força de reação da bola age sobre o pé do jogador. O pé experimenta um movimento de recuo. Experimente chutar uma bola leve e outra pesada, para comparar a reação da bola sobre o seu pé. Imagem: Cdang / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Ao empurrarmos um carro colocando-o em movimento, aplicamos uma força sobre ele. A força de reação do carro está no sentido oposto ao da força aplicada.

7 Alguns exemplos de Ação e Reação
Um patinador encostado numa parede ganha impulso, isto é, ele acelera-se ao "empurrar" essa parede com as mãos. O resultado da reação da parede é uma força que o habilita a qualquer aceleração. Os motoristas usam um pequeno martelo de madeira para testar a pressão dos pneus dos caminhões. Ao batermos nos pneus, exercemos uma força sobre eles. A força de reação dos pneus faz o martelo inverter o sentido do movimento. O motorista sente o retorno e sabe quando o pneu está bom.

8 As tirinhas abaixo mostram situações bem interessantes sobre o Princípio da Ação e Reação. Analise-as e comente sua veracidade.

9 Alguns exemplos de Ação e Reação
Reação: O prego bate no martelo Ação: O martelo bate no prego Reação: Força que o foguete faz no combustível Ação: Força que o combustível faz no foguete Imagem: Frabel / GNU Free Documentation License Imagem: Bricktop / Domínio Público

10 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.

11 Normal e Peso: Ação e Reação?
Para corpos apoiados ou em movimento em superfícies horizontais, como não há movimento na direção vertical, a Força Resultante sobre o corpo nessa direção é nula. Nesse caso, a Intensidade da Normal é igual à do Peso (N = P). Mas, mesmo assim, elas não formam um par de forças ação e reação. Imagem: sefcmpa / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

12 Táticas para resolução de problemas
Faça um esquema/desenho simples da situação. Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y). Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada corpo. Lembre-se de que: Se o corpo tem massa, existirá uma Força Peso. P = mg Se o corpo está em contato com a superfície, terá uma Força Normal perpendicular à superfície. Se existem fios puxando corpos, existirão Forças de Tração.

13 Táticas para resolução de problemas
Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema. Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas. Examine os resultados e pergunte se eles fazem sentido.

14 Vamos Exercitar?

15 Exemplo 01 A figura abaixo, mostra três caixotes com massas m1 = 45 kg, m2 = 22 kg e m3= 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/s2). Determine: Qual a aceleração adquirida pelos caixotes? Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades. m1 m3 F m2

16 Resolução Seguindo as táticas apresentadas, conseguiremos resolver o problema sem dificuldades. Passo 1: Faça um esquema/desenho simples da situação. Nesse caso, já foi feito pela própria questão: Passo 2: Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y). y x m1 m2 m3 F m1 m2 m3 F

17 Resolução 𝐍 𝟏 𝐍 𝟑 𝐍 𝟐 𝐅 𝟐𝟑 𝐅 𝟐𝟏 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐅 𝐏 𝟏 𝐏 𝟐 𝐏 𝟑
Passo 3: Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada um deles. 𝐍 𝟏 𝐍 𝟑 𝐍 𝟐 𝐅 𝟐𝟑 𝐅 𝟐𝟏 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐅 m1 m3 m2 𝐏 𝟏 𝐏 𝟐 𝐏 𝟑

18 Resolução 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑
Passo 4: Ache 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 m3 m1 y x 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑

19 Resolução 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑 𝐹 𝑅= 0
Passo 5: Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas. No eixo “y”: Como não há movimento na direção vertical (“y”), temos que: 𝐹 𝑅= 0 Logo: 𝑃 1= 𝑁 1 𝑃 2= 𝑁 2 𝑃 3= 𝑁 3 No eixo “x”: Aplicando a 2ª Lei de Newton (FR = m.a) para cada corpo, temos: m2 m3 m1 y x 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑

20 Resolução CORPO 1: F – F21 = m1.a
Pelo Princípio da Ação e Reação, sabemos que: F12 = F21 e F23 = F32, Logo: CORPO 2: F12 – F32 = m2.a CORPO 3: F23 = m3.a Somando as três equações. F = (m1 + m2 + m3).a a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes? 𝑭=(𝒎𝟏+𝒎𝟐+𝒎𝟑).𝒂 ⟹ 𝟓𝟎=(𝟒𝟓+𝟐𝟐+𝟑𝟑).𝒂 𝟓𝟎=𝟏𝟎𝟎.𝒂 ⟹ 𝒂= 𝟓𝟎 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎,𝟓 𝒎/𝒔𝟐

21 Resolução 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑 − 𝐏 𝟏 − 𝐍 𝟏
Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades. m2 m3 m1 𝐏 𝟏 𝐍 𝟏 𝐅 𝐅 𝟐𝟏 𝐏 𝟐 𝐍 𝟐 𝐅 𝟏𝟐 𝐅 𝟑𝟐 𝐏 𝟑 𝐍 𝟑 𝐅 𝟐𝟑 − 𝐏 𝟏 − 𝐍 𝟏 − 𝐍 𝟐 − 𝐏 𝟐 − 𝐍 𝟑 − 𝐏 𝟑 − 𝐅

22 Resolução F21 = 27,5 N = F12 P1 = m1.a  P1 = 45.10  P1 = 450 N = N1
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 =  P1 = 450 N = N1 P2 = m2.a  P2 =  P2 = 220 N = N2 P3 = m3.a  P3 =  P3 = 330 N = N3 Utilizando as equações encontradas, quando isolamos os corpos, temos que: F23 = m3.a  F23 = 33.0,5  F23 = 16,5 N = F32 F – F21 = m1.a  – F21 = 45.0,5   – F21 = 22,5 –  – F21 = –27,5 F21 = 27,5 N = F12

23 Exemplo 02 (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. Resolução Pelo Princípio da Ação e Reação, temos que: RESPOSTA: a) atrai a Terra com uma força de 49 N.

24 Extras VÍDEO DO YOUTUBE “Ação e Reação” Degradação do Meio Ambiente
Link: EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS Carro movido a ar – Princípio da Ação e Reação Link: INTERAÇÃO ENTRE CORPOS (Ação e reação) Link: Modelo de Foguete (3ª lei de Newton, Quantidade de movimento e Impulso) Link: LISTA DE EXERCÍCIOS CEFET-SP Link: OOCITIES Link:

25 Obrigado pela Atenção!

26 Bibliografia BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora FTD, 2010. GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Ática, 2011. GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora Scipione, 2011. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012. < Acesso em 10/06/2012.

27 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 2 Bricktop / Domínio Público 12/09/2012 3a Rootology / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 3b Justin Lebar / GNU Free Documentation License 4 SEE-PE Acervo SEE-PE. 5a HuzzarTexas Hummingbird / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 5b Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 5c Adrian Pingstone / Domínio Público 6a Edhendersonnnnn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported 6b Cdang / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

28 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 9a Frabel / GNU Free Documentation License 12/09/2012 9b Bricktop / Domínio Público 11 sefcmpa / Creative Commons Attribution 2.0 Generic