O estudo das causas do movimento é a Dinâmica

Apresentação em tema: "O estudo das causas do movimento é a Dinâmica"— Transcrição da apresentação:

1 O estudo das causas do movimento é a Dinâmica
2. DINAMICA Até agora descrevemos apenas os movimentos  cinemática As forças são as causas das modificações no movimento. Seu conhecimento permite prever o movimento subsequente de um objecto. O estudo das causas do movimento é a Dinâmica As leis fundamentais do movimento foram formuladas por Isaac Newton ( )

2 ~ 100 anos Galileu Galilei (1564-1642) Tycho Brahe (1546-1601)
Johanes Kepler ( ) ~ 100 anos Isaac Newton ( )

3 LEIS DE NEWTON As leis que descrevem os movimentos de um corpo foram concebidas por Isaac Newton em Hoje em dia são conhecidas como as Leis de Newton e foram baseadas em cuidadosas observações dos movimentos. A publicação do trabalho aconteceu em 1687 no livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural). Publicou também nesse livro a lei da gravitação universal As leis de Newton permitem uma descrição (e previsão) extremamente precisa do movimento de todos os corpos, simples ou complexos. Apenas em dois limites as Leis de Newton deixam de ser válidas: na dinâmica de sistemas muito pequenos (física quântica) ou em situações que envolvem velocidades muito grandes (teoria da relatividade restrita).

4 2. DINAMICA Força Estudaremos a mudança no movimento de partículas utilizando os conceitos de força e de massa As três leis fundamentais do movimento formuladas por Isaac Newton são baseadas em observações experimentais

5 Força de atrito com o solo Força de resistência do ar
O CONCEITO DE FORÇA Todos nós temos uma compreensão básica do conceito de força  quando empurramos ou puxamos um corpo exercemos força sobre ele. Nem sempre as forças geram movimento de um corpo. Quando estamos sentados lendo um livro a força gravitacional age sobre o nosso corpo, mas apesar disso permanecemos parados. Podemos empurrar um grande bloco de pedra e apesar disso não conseguir movê-lo. Para a compreensão dos fenómenos macroscópicos é conveniente classificar as forças em Força de atrito com o solo Força de resistência do ar Força da gravidade Força normal Forças de contacto  envolve contacto físico entre os objectos. Exemplos : Forças de atrito (com o ar e com o solo) e Força normal Força de campo  não envolve contacto físico entre os objectos: Exemplo: Força de atracção gravitacional É importante observar que a distinção entre forças de contacto e forças de campo não é tão precisa uma vez que a nível atómico aquelas forças classificadas como sendo forças de contacto são devidas a forças eléctricas (forças de campo)

6 A resultante de i forças que agem sobre um corpo é:
RESULTANTE DE FORÇAS A resultante de i forças que agem sobre um corpo é: Exemplo Diagrama de corpo livre  isolamos o corpo em questão e colocamos todas as forças externas que agem sobre o corpo.

7 A PRIMEIRA LEI DE NEWTON
Aristóteles Antes de 1600 os cientistas acreditavam que os corpos em movimento sobre a Terra tendiam ao repouso se nenhuma força actuasse sobre ele Galileu observou que a natureza de um corpo é de resistir a mudanças em seu movimento No livro "Diálogo a Respeito de duas Novas Ciências", Galileu apresenta o problema do plano inclinado Estudando o movimento de diversos objectos sobre um plano inclinado ele observou que quando um objecto rola de cima para baixo no plano inclinado o objecto esta sujeito a uma aceleração, quando o objecto e lançado de baixo para cima no plano inclinado, o objecto sofre uma desaceleração. Observe a figura abaixo: “O movimento ao longo de um plano horizontal deve ser permanente." A propriedade de um corpo de permanecer em movimento numa linha recta foi chamado por Galileu de LEI DA INÉRCIA

8 O repouso é apenas o caso particular em que
Mais tarde Newton formalizou esta observação, que é conhecida como sendo a PRIMEIRA LEI DO MOVIMENTO DE NEWTON “Na ausência de forças externas, um corpo em repouso permanece em repouso e um corpo em movimento permanece em movimento com velocidade constante (com velocidade escalar constante e em linha recta)” Quando não agem forças sobre um corpo a sua aceleração é nula e a velocidade é constante O vector posição é O repouso é apenas o caso particular em que Do ponto de vista da dinâmica, ausência de forças e resultante de forças nula são equivalentes

9 REFERENCIAIS INERCIAIS (DE INÉRCIA)
Se a força total que actua sobre uma partícula é zero, existe um conjunto de sistemas de referência, chamados inerciais, nos quais ela permanece em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme (tem aceleração nula) Se um referencial é inercial, qualquer outro referencial que se mova com velocidade constante em relação a ele é também um referencial inercial. Um referêncial inercial é aquele no qual a 1ª lei de Newton é válida Na maioria das situações práticas (pequenos deslocamentos) pode-se considerar uma boa aproximação de referencial, um sistema de referência fixo na superfície da Terra Quando os efeitos de rotação da Terra em torno de seu eixo não são desprezáveis, é necessário escolher outro referencial porque referenciais em rotação não são inerciais Neste caso um referencial em repouso em relação às estrelas distantes (“fixas”) é a melhor escolha de um referencial inercial.

10 Quantificamos essa resistência como a massa do corpo
MASSA INERCIAL A massa inercial é a medida da resistência de um corpo a uma mudança no movimento em resposta a uma força externa Quantificamos essa resistência como a massa do corpo É mais fácil arremessar uma bola de basquete ou uma bola de ténis ? A bola de basquete tem mais massa inercial que a bola de ténis, portanto é mais difícil modificar o movimento da bola de basquete

11 A SEGUNDA LEI DE NEWTON Quando exercemos uma força horizontal
sobre um bloco de madeira que se encontra numa superfície horizontal sem atrito, o bloco se desloca com uma aceleração A experiencia mostra que se aplicarmos uma força duas vezes maior, a aceleração duplica e se aplicarmos uma força 3 vezes maior a aceleração triplica

12 onde é a força resultante
As observações referidas anteriormente (massa inercial e o exemplo anterior) estão resumidas na SEGUNDA LEI DE NEWTON “A aceleração de um corpo é directamente proporcional à força resultante que age sobre ele e inversamente proporcional a sua massa” onde é a força resultante A segunda Lei de Newton na forma matemática é Válida apenas quando a massa do corpo permanece constante. Para situações em que a massa muda com o tempo temos que utilizar a forma alternativa da 2ª lei de Newton onde se utiliza o momento linear (ou quantidade de movimento) Unidade do momento linear no SI: kg m/s Unidade de força no SI: Assim a segunda Lei de Newton é O efeito da força sobre um corpo é mudar a quantidade de movimento desse corpo

13 A SEGUNDA LEI DE NEWTON E O REFERENCIAL INERCIAL
Tal como formulada ( ), a segunda lei de Newton é válida apenas em referenciais inerciais. Em referenciais não inerciais ela deve sofrer correções. Observadores em dois referenciais inerciais concordam entre si sobre a resultante de forças agindo sobre o corpo e sobre sua aceleração. Neste caso a força é o peso da bola