Física III Eletrostática

Física I
Mecânica
Alberto Tannús
II 2010
Tipler&Mosca, 5a Ed.
Capítulo 4




Primeira Lei de Newton;
Segunda Lei de Newton;
Forças gravitacionais - Peso;
Terceira Lei de Newton
Primeira Lei
Inércia


Considerações:
Um objeto permanece em repouso a menos que
atuado por uma força externa;
Um objeto em movimento permanece em
movimento com velocidade constante a menos
que atuado por uma força externa;
Segunda Lei
Força e massa

Considerações:
A aceleração de um objeto está na direção da
força resultante atuando sobre ele. Ela é
proporcional à força resultante, e inversamente
proporcional à massa do objeto;
ou
Força Resultante

É a soma vetorial de todas as forças atuando
num objeto;
Terceira Lei
Ação e reação

Considerações:
Forças sempre ocorrem em pares iguais e
opostos. Se um objeto A exerce força em um
objeto B, uma força igual e oposta é exercida por
B em A;
Primeira Lei
Referenciais Inerciais

Se nenhuma força atua em um objeto, qualquer
sistema de referência com respeito ao qual a
aceleração do objeto permanece nula é um
referencial inercial.
Ex. bola em um aeroplano com v constante;
Massa


É uma medida da “resistência” à aceleração:
É portanto, uma medida da Inércia de um
corpo;
Se F produz aceleração a1
em m1, e também produz
aceleração a2 em m2, então
Padrão de massa



Cilindro de liga de platina-irídio preservado no
International Bureau of Weights and Measures
em Sèvres, França
Sua massa é de 1 Kg (unidade de massa do SI);
A força que produz uma aceleração de 1 m/s2
nessa massa equivale a 1 newton (1 N)
Exemplo

Uma força produz uma aceleração de 5 m/s2
num objeto de massa m1. Quando a mesma
força é aplicada num copo de sorvete de massa
m2, a aceleração produzida é 11 m/s2.
Qual é a massa do copo de sorvete?
 Qual é a magnitude da força?

Solução:
Façam vocês:

Uma força de 3 N produz uma aceleração de 2
m/s2 num objato de massa desconhecida
Qual é a massa deste objeto?
 Se a força fopsse aumentada para 4 N, qual seria a
aceleração?

R:
Forças Resultantes

Verifica-se experimentalmente que duas forças
atuando sobre um objeto o aceleram de forma
equivalente a uma força igual à soma vetorial das
forças individuais. Assim, forças se combinam
como vetores, e a Segunda Lei de Newton se
escreve como:
Exemplo

Você encontra-se isolado
no espaço afastado de sua
espaçonave. Por sorte,
você tem uma unidade de
propulsão que provê uma
força constante F por 3 s.
Depois de 3 s você se
afastou 2.25 m. Se sua
massa é 68 kg, encontre F.
R:
Exemplo

Uma partícula de massa 0.4 kg é sujeita
simultaneamente a duas forças,
e
se a partícula está na origem do sistema de
coordenadas, e parte do repouso em t=0,
encontre:
a) O vetor posição; b) sua velocidade, em t=1.6 s.
R:
Força gravitacional:
Peso

Fato: um corpo deixado próximo da terra é
acelerado rumo ao seu centro, e desprezando o
atrito do ar, todos os corpos sofrem a MESMA
aceleração g, independente de sua massa ou
tamanho.
Peso:

A força da gravidade que produz esta aceleração.
g é a força por unidade de massa exercida pela
terra (w/m), e é uma propriedade do ponto no
espaço, portanto um Campo de Forças.
Massa e peso
u é a unidade de massa unificada, e equivale a
1/12 da massa do átomo de carbono 12 neutro.
A massa de um átomo de Hidrogênio é
aproximadamente 1 u.
Exemplo

A força resultante atuando em uma estudante de
130 libras (~ 70 kg) é 25 libras (~ 13 kg). Qual é
sua aceleração?
Quanto dá isso em m/s2?
Terceira Lei
Equilíbrio


Se um objeto A exerce uma força em outro B,
então B exerce uma força em A de mesma
magnitude e direção, mas com sentido oposto
àquela primeira.
São chamadas de forças de Ação e de Reação
Dilema do burro
Um burro recusa a puxar uma carroça
chamando a atenção para a Terceira Lei: “Como
disse Newton, qualquer força que eu faça na
carroça ela fará uma força igual e oposta em
mim e portanto nunca haverá movimento pois a
carroça não será acelerada”
O que há de errado com esta afirmação?

Análise das forças