F1 Aula 11 Aplicações das Leis de Newton

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 11
Aplicações das Leis de Newton
Física Geral e Experimental I
Prof. Dr. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2017
As Leis de Newton
A Grande Pirâmide, construída há cerca de 4500 anos, é formada por
2300000 blocos de pedra, a maioria com massa de 2 a 3 toneladas. Como os
engenheiros e operários conseguiram levantar as pedras para construir a
pirâmide, que tem mais de 140m de altura?
Alguns pesquisadores levantaram a
hipótese de que, durante a construção, uma
turma de operários fazia subir os blocos por
uma gigantesca rampa de terra de pequena
inclinação, encostada em um dos lados da
pirâmide. Entretanto, não existem indícios que
apóiem esta teoria. Acontece que uma rampa
deste tipo seria altamente instavel; além disso,
conseguir com que blocos de pedra de 2ton
fizessem curvas de 90 nos cantos da pirâmide
parece uma tarefa extremamente difícil, se
não impossível.
Como os antigos egípicios levantavam os
gigantescos blocos de pedra?
As Leis de Newton
Estudaremos os três tipos de força: atrito, arrasto e centrípeta.
Em um projeto de um carro, um engenheiro deve levar em conta os três
tipos de força, pois as forças de atrito que agem sobre os pneus são
importantes na aceleração e nas curvas. As forças de arrasto produzidas pelas
correntes de ar devem ser minimizadas. As forças centrípetas são
fundamentais nas curvas, pois o carro pode derrapar.
Força de Atrito ( f )
São forças inevitáveis em nosso cotidiano. Aproximadamente 20% da
gasolina consumida por um automóvel são usados para compensar o atrito das
peças do motor e da transmissão.
Por outro lado se não houvesse atrito não poderíamos caminhar (empurrar
o solo para trás para irmos para frente), nadar (empurrar a água para trás para
irmos para frente) ou voar com um avião (empurrar o ar para trás para irmos
para frente).
Força de Atrito ( f )
A força de atrito estática (fs) é a força que surge em
resposta à tentativa de deslocar um corpo que está em
contato com uma superfície, em repouso.
A força de atrito dinâmica (fk) é a força que surge
em resposta à tentativa de deslocar um corpo que está
em contato com uma superfície, em movimento.
Coeficiente de
Atrito Estático
f s   s .FN
f k   k .FN
Coeficiente de
Atrito Dinâmico
Força Normal à
Superfície
Unidade de Força:
Kg.m/s2 N
(Newton)
Exemplo
(Halliday, p. 129) Se as rodas de um carro ficam “travadas” durante uma frenagem
de emergência, o carro desliza na pista. Pedaços de borracha arrancados dos
pneus e pequenos trechos do asfalto fundido formam as “marcas de derrapagem”
que revelam a ocorrencia de soldagem a frio. O recorde de marca de derrapagem
em via pública foi estabelecido em 1960 pelo motorista de um Jaguar na rodovia
M1, na Inglaterra: as marcas tinham 290m de comprimento. Supondo que k=0,60
e que a aceleração do carro se manteve constante durante a frenagem, qual era a
velocidade do carro quando as rodas travaram?