F1 Aula 10 As Leis de Newton

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 10
As Leis de Newton
Física Geral e Experimental I
Prof. Dr. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2017
As Leis de Newton
O que causa um movimento? Você poderá responder: uma
força! É isto mesmo, o conceito de FORÇA está associado à
mudança de velocidade de um corpo.
A Mecânica Newtoniana (Isaac Newton, 1642-1727)
estabelece a relação entre a força e a aceleração por ela
produzida em um corpo de massa m.
Entretanto, a Mecânica Newtoniana não se aplica a todas
as situações. Em casos de altas velocidades, próximas à
velocidade da luz, ela deve ser substituída pela Teoria da
Relatividade Restrita de Albert Einstein (1879-1955). Já, se as
dimensões dos corpos envolvidos nos movimentos são muito
pequenas (massa muito pequena), da ordem de dimensões
atômicas, ela deve ser substituída pela Mecânica Quântica.
Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia)
Se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade
não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma
aceleração.
Em outras palavras, se o corpo está em repouso ele
permanece em repouso. Se ele está em movimento,
continua com a mesma velocidade (mesmo módulo e
mesma orientação)
Se nenhuma força resultante atua sobre um corpo (Fres=0),
sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode
sofrer uma aceleração.
Ler páginas 96 a 101 do Halliday, vol.I
Referenciais Inercial e Não Inercial
Um referencial é denominado inercial se nele
a 1ª Lei de Newton é válida.
Exemplo: Um carro andando sobre o
planeta Terra.
Se adotarmos o referencial na Terra,
podemos aproximar este referencial
como sendo inercial.
Se estivermos em uma nave fora da
Terra observando o carro, o
referencial é não inercial.
Força e Aceleração
Uma força F aplicada a um quilograma-padrão
provoca uma aceleração a.
A força resultante que age sobre um corpo é
igual ao produto da massa do corpo pela sua
aceleração.
F res  m.a
Terceira Lei de Newton
Quando
dois
corpos
interagem, as forças que cada corpo
exerce sobre o outro são sempre
iguais em módulo e têm sentidos
opostos.
Forças e 1
Dimensão
Exemplos
1.
Um bloco de 2 kg é empurrado por uma força de 20N. Qual a aceleração deste
bloco?
Fres  m.a
20  2.a
a  10m / s 2
2. Aproveitando o tempo ocioso entre um compromisso e outro, Paulo resolve fazer
compras em um supermercado. Quando preenche completamente o primeiro
carrinho com mercadorias, utiliza-se de um segundo, que é preso ao primeiro por
meio de um gancho, como demonstra a figura. Sabe-se que as massas dos carrinhos
estão distribuídas uniformemente, e que seus valores são iguais a m1=40kg e m2=22kg.
Paulo puxa o carrinho com uma força constante de módulo igual a 186N. Admitindo-se
que o plano é perfeitamente horizontal e que é desconsiderada qualquer dissipação
por atrito, calcule a aceleração máxima desenvolvida pelos carrinhos.
de
Fres  m.a
186  (40  22).a
186
a
62
a  3m / s
2
Força Gravitacional (Fg)
É um tipo especial de atração que um segundo corpo exerce
sobre o primeiro por causa da interação entre os campos
gravitacionais dos dois corpos. Neste caso a aceleração é a da
gravidade que recebe uma letra especial para representá-la: g
F res  m.a
F g  m.g
Peso (P)
É o módulo da força necessária para impedir que o corpo caia
livremente, medida em relação ao solo da Terra.
Se o solo for considerado um referencial inercial:
Fg  P
Algumas Forças Especiais
Força Normal (FN)
Quando um corpo exerce uma força sobre uma superfíie, a superfície se
deforma e empurra o corpo com uma força normal que é perpendicular à
superfície.
Força de Atrito ( f )
Quando empurramos ou tentamos empurrar um corpo sobre uma superfície,
a interação dos átomos do corpo com os átomos da superfície faz com que haja
uma resistência ao movimento. Esta força de resistência, chamada atrito, é
paralela à superfície e aponta no sentido oposto ao movimento ou tendência de
movimento.
Algumas Forças Especiais
Força de Tração ( T )
Quando uma corda (ou um fio, um cabo, ...) é presa a um corpo
e esticada aplica ao corpo uma força de tração orientada ao longo
da corda. Essa força é chamada força de tração porque a corda
está sendo tracionada.
1. Um homem de massa 70kg está subindo com
movimento acelerado por um fio ideal com aceleração
de módulo igual a 0,50m/s2. Adote g=9,8m/s2 e
despreze o efeito do ar. Nessas condições, calcule a
intensidade da tração no fio.
Fres  m.a
T  P  m.a
T  m.g  m.a
T  70.9,8  70.0,5
T  686  35
T  35  686
T  721N
2. O bloco A, de massa 4,0kg, e o bloco B, de massa 1,0kg, representados na figura,
estão justapostos e apoiados sobre uma superfície plana e horizontal. Eles são
acelerados pela forca constante e horizontal F, de modulo igual a 10,0N, aplicada ao
bloco A, e passam a deslizar sobre a superfície com atrito desprezível.
F AB F BA
a) Fres  m.a
10  (4  1).a
10
a
5
a  2m / s 2
a) Calcule o modulo da aceleração dos blocos.
b) Determine a direção e o sentido da forca FAB
exercida pelo bloco A sobre o bloco B e calcule o
seu modulo.
c) Determine a direção e o sentido da forca FBA
exercida pelo bloco B sobre o bloco A e calcule o
seu modulo.
b) Fres  m.a
FAB  1.2
FAB  2 N
c) FAB e FBA são par ação reação,
portanto têm módulos iguais
FAB  FBA  2 N