MECÂNICA TÉCNICA
Técnico em Automação Industrial
Profº Marcos Nascimento
Leis de Newton
Leis de Newton
Forças são as causas das modificações nos
movimentos.
Seu conhecimento nos permite prever o
movimento subsequente de um objeto.
Força e leis de Newton
A interação de um corpo com sua vizinhança é descrita em termos de uma
FORÇA. Assim, uma força representa a ação de empurrar ou puxar em
uma determinada direção.
Uma força pode causar diferentes efeitos
em um corpo como, por exemplo:
a) imprimir movimento
b) cessar um movimento
c) sustentar um corpo
d) deformar outros corpos
Força e leis de Newton
Onde estão as forças?
Gravidade:
As coisas caem porque são atraídas pela
Terra. É a chamada força gravitacional.
Essa força representa uma interação
existente entre a Terra e os objetos que
estão sobre ela.
Sustentação:
Para que as coisas não caiam é
preciso segurá-las.
Na figura ao lado, por exemplo, a
mesa sustenta um objeto. Em geral
essa força é conhecida como força
normal.
P
-P
Força e leis de Newton
Sustentação....
Nesta figura um conjunto de
fios sustenta um bloco. Forças
exercidas
por
fios
são
denominadas
forças
de
tração.
Para manter a mola esticada,
você precisa exercer uma força
sobre ela. No entanto, a mola
também exerce uma força
sobre você. A força exercida
por uma mola é denominada
força elástica.
Força e leis de Newton
Na água:
A água também pode sustentar coisas,
impedindo que elas afundem. Essa interação
da água com os objetos se dá no sentido
oposto ao da gravidade e é medida através de
uma força que chamamos de empuxo
hidrostático. É por isso que nos sentimos mais
leves quando estamos dentro da água.
No ar:
Para se manter no ar o pássaro bate asas e
consegue com que o ar exerça uma força para
cima, suficientemente grande para vencer a
força da gravidade. Da mesma forma, o
movimento dos aviões e o formato especial de
suas asas acaba por criar uma força de
sustentação. Essas forças também podem ser
chamadas de empuxo. Porém, trata-se de um
empuxo dinâmico, ou seja, que depende de
um movimento para existir.
Força e leis de Newton
Forças são grandezas vetoriais, possuem
módulo,
direção
e
sentido.
São
representadas por vetores.
A unidade de medida de força no SI é o
Newton [N].
Para se ter uma idéia, um Newton (1 N) é
força necessária para erguer uma xícara de
café (100 ml).
100 N é, aproximadamente, a força necessária
para erguer dois pacotes de arroz de 5 Kg
cada.
Força e leis de Newton
Como medir uma força?
Corpos elásticos se deformam sob
ação de
forças de contato.
Podemos medir o efeito de uma
força aplicada a um corpo pela
distensão que ela produz numa
mola presa ao corpo.
Os
dinamômetros
baseiam-se neste
princípio.
Leis do Movimento
Primeira lei de Newton:
Considere um corpo sobre o qual não atua nenhuma força resultante.
Se o corpo estiver em repouso ele permanecerá em repouso. Se o
corpo estiver em movimento com velocidade constante, ele
permanecerá com esse movimento.
F1
m
F2
Lembrando que, até o início do século XVII, pensava-se que para se
manter um corpo em movimento era necessária uma força atuando
sobre ele.
Essa idéia foi combatida por Galileu e depois reafirmada por Newton:
"Na ausência de uma força, um objeto continuará se movendo em
linha reta e com velocidade constante“.
1ªLei de Newton
A 1ª lei de Newton também é chamada de lei da INÉRCIA
Galileu chamou de INÉRCIA a tendência que os corpos apresentam
de resistir à uma mudança em sua VELOCIDADE. Alguns anos mais
tarde, Newton refinou a idéia de Galileu e enunciou sua primeira lei.
No caso do REPOUSO:
1ª Lei de Newton
Exemplo:
Quando um trem do metrô arranca para iniciar seu movimento, as
pessoas que estão em repouso tendem a ficar em repouso, sendo
então impelidas para trás, quando o trem parte.
v
trem
A massa dos corpos tem alguma relação com a INÉRCIA?
1ª Lei de Newton
Quanto maior a massa de um corpo maior a sua INÉRCIA, ou seja,
maior é sua tendência de permanecer em REPOUSO.... ou em
MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME.
Portanto, a massa é uma propriedade intrínseca de um corpo,a
qual mede sua resistência à variação de velocidade, ou
aceleração.
OBS: a massa de um corpo é independente do processo de
medição. É uma grandeza escalar, cuja unidade no S.I. é o
quilograma [Kg].
2ª Lei de Newton
Segunda lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica):
A força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto da sua
massa pela aceleração com a qual ele irá se movimentar.
FR = m a
Exemplo:
Sejam F1, F2 e F3 as forças que atuam sobre um corpo de massa m.
A resultante FR será a soma vetorial das forças que atuam nesse
corpo, logo:
FR = m a
FR = F1 + F2 + F3
Fx = m ax
Fy = m ay
Fz = m az
2ª Lei de Newton
O que nos diz a segunda lei de Newton?
FR = m a
Todo corpo necessita da ação de uma força para iniciar um
movimento (sair do repouso) ou para que seu movimento seja
alterado (variação da velocidade – aceleração);
Quanto maior a massa de um objeto, maior a força necessária para
alterar seu estado (tirá-lo do repouso ou alterar sua velocidade);
Quanto maior a variação de velocidade (aceleração) que se deseja
imprimir a um corpo, maior a força necessária para isso;
A aceleração adquirida por um objeto tem SEMPRE a mesma direção
e sentido da força resultante que atua no objeto.
2ª Lei de Newton
Exemplos da 2º Lei de Newton
• Por exemplo, se um bloco escorrega, descendo um plano inclinado com
atrito, teremos o seguinte diagrama de corpo livre para o bloco:
A aceleração adquirida por um corpo é
diretamente proporcional à intensidade
da resultante das forças que atuam
sobre o corpo, tem direção e sentido
dessa força resultante e é inversamente
proporcional à sua massa.
3ª Lei de Newton
Terceira lei de Newton:
Quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo corpo
exerce uma força sobre o primeiro.
As forças que compõem esse par (ação – reação) são sempre iguais
em intensidade e opostas em sentido. Em outras palavras, “a toda
ação corresponde uma reação de mesma intensidade e sentido
oposto”.
Exemplos: força gravitacional
FCT
FTC
F21
F12
3ª Lei de Newton
Propriedades do par ação – reação
1) Estão associadas a uma única interação, ou seja,
correspondem SEMPRE às forças trocadas entre apenas dois
corpos;
2) O par de forças SEMPRE apresenta mesma direção, mesma
intensidade e sentidos opostos;
3) O par de forças NUNCA atua no mesmo corpo. Como as
forças atuam em corpos diferentes, NUNCA se anulam.
4) As forças do par têm SEMPRE a mesma natureza (ambas de
contato ou ambas de campo)
3ª Lei de Newton
Forças de contato
Forças de campo
3ª Lei de Newton
• Sobre a força NORMAL:
É importante ressaltar que A FORÇA NORMAL NÃO É UMA
REAÇÃO AO PESO !!!!
A força normal é a força que uma superfície exerce sobre um
corpo que a está comprimindo e é sempre perpendicular à
superfície de apoio.
BIBLIOGRAFIA
S. Melconian, Mecância técnica e resistência
dos materiais, SP, Érica, 2007.
C.S. Calçada, J.L. Sampaio, Física Clássica:
Dinâmica e Estática, SP, Atual, 2004.
A. Gaspar, Física 1 – Mecânica, SP, Ática, 2001.
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos
de Física – Mecânica, RJ, LTC, 2006.
