Aplicações das Leis de Newton

14-11-2013
Adaptado de Serway & Jewett Marília Peres 2013
Marília Peres
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Se a aceleração de um objecto é zero, podemos
dizer
que
equilíbrio.
di er q
e este se encontra em eq
ilíbrio
Matematicamente, é equivalente
a dizer que a resultante das forças é nula.
logo
e
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 Esquematize o problema (desenhe um esquema).
Classifique o problema  Classifique o problema.  Equilíbrio (F = 0) ou  Segunda Lei de Newton (F = m a)
 Análise
 Desenhe um esquema de forças para cada objecto (apenas as que actuam no objecto). Marília Peres
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 Análise
 Estabeleça um sistema de eixos.
 Verifique as unidades.
 Aplique as equações apropriadas a cada componente.
 Determine o valor das grandezas desconhecidas
 Final
 Verifique a ordem de grandeza dos resultados obtidos
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Um semáforo de peso 122 N
está p
pendurado p
por um cabo
preso a outros dois cabos
ligados a um suporte. Os
cabos superiores fazem
ângulos de 37,0º e 53,0º
com a horizontal. O semáforo
permanece em repouso nessa
situação ou irá cair?
Esquematize o semáforo:
Classifique o problema:
Não há movimento, logo
a aceleração é nula.
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Análise:
Necessita de dois diagramas de forças.
Aplique a equação do equilíbrio ao semáforo e encontre: Aplique as equações do p q
q ç
equilíbrio ao cabo e encontre e .
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 Se um objecto que pode ser considerado (para efeitos de cálculo) uma partícula experimenta uma aceleração é porque a resultante das forças que actuam nele é diferente de zero.  Desenhe um diagrama de forças.
 Aplique a segunda Lei de Newton a cada componente.
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o ças que actua
o
 Forças que actuam no caixote:
 A tensão
 A força da gravidade  A força normal exercida pelo chão
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Aplicar a segunda Lei de Newton:
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 O peso exerce uma força tangencial no objecto (com excepção das 2 posições verticais)
 A tensão pode ser calculada por:
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 A Tensão é máxima em baixo
 A Tensão é mínima no topo
 Se Ttopo = 0, então;
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ç
q
Posição de Equilíbrio:
FRN  T  P
FRt  0
 T  mg  m
v2
T  P
l
Na posição de equilíbrio (θ = 0
0º):
):
- A velocidade do pêndulo é máxima
- A aceleração tangencial é nula
- A aceleração normal é máxima
- A tensão do fio é máxima
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física, Porto, P.E.
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Posição Genérica:
ç
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física, Porto, P.E.
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Posição Extrema (θ θ =
= θmáx):
Nas posições extremas:
- A velocidade do pêndulo é nula.
- A aceleração tangencial é máxima.
- A aceleração normal é nula.
- A tensão do fio é mínima.
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física, Porto, P.E.
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 O objecto está em
equilíbrio
l b na vertical e l
descreve um movimento
circular uniforme na
horizontal.
 v é independente de m
m
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 Quando um objecto se move sobre uma superfície
b um meio
i viscoso, apresenta
i
t resistência
i tê i
ou sobre
ao movimento.
 Esta deve‐se às interacções existentes entre o objecto e o meio.
 A resistência é chamada de de força
força
ç de de atrito
atrito.
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Fonte: Projectos TE
 O atrito estático actua quando o objecto tende a mover‐se.
 Se a força aplicada aumenta, assim aumenta a força de atrito
estática
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Fonte: Projectos TE
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A intensidade da força de atrito entre sólidos deslizantes (ou na iminência de deslizar):
 É proporcional
proporcional à intensidade da Reacção Normal
Reacção Normal;
Fae
máx
 e  RN e Fac  c  RN
e  c
 Depende da natureza Depende da natureza dos materiais em contacto e do seu polimento;
 Não depende da área (aparente) de contacto entre as Não depende da área superfícies.
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QUANDO CAMINHAMOS OU CORREMOS:
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física
í
, Porto, P.E.
 O atrito é estático pois não há deslizamento.
 A força de atrito é responsável pelo movimento e tem o sentido deste.
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QUANDO ANDAMOS DE BICICLETA
 Na bicicleta a roda traseira é de tracção, a roda da frente é livre.
 Assim, na roda de trás a fforça de atrito estática é d t it táti é dirigida para a frente e na roda livre a força de atrito estática é oposta ao movimento.
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física, Porto, P.E.
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CURVAS
 As forças que actuam no carro são o peso, a reacção normal e a força de atrito, cuja resultante , a força centrípeta lt t f
tí t é igual à força de atrito.
Fa  Fc  e  RN  m 
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v máx
R
sendo RN  m  g 
v máx  e  R  g
Sendo v a velocidade máxima Sendo v
permitida ao automóvel para descrever a curva sem derrapar.
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CURVAS EM RELEVÉ
Fonte: MACIEL. N. (2009). Eu a Física, Porto, P.E.
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