1ª Lei de Newton
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Leis de Newton 1ª Lei MOVIMENTOS Até agora estudámos como os cientistas descrevem • a posição de objetos, • o movimento dos objetos, • e as mudanças no movimento de objetos. Agora vamos avançar para além da descrição para aprofundar • as causas do movimento, • mudanças em movimento, • e a ausência de movimento. 5-Nov-11 Dulce Campos 2 1º PASSO • é entender algo conhecido como primeira lei de Newton • já devem ser capazes de recitar a primeira lei de Newton, mas isso não significa que tenham necessariamente uma compreensão profunda da mesma. 5-Nov-11 Dulce Campos Sir Isaac Newton (1642-1727), English physicist, mathematician, and natural philosopher, considered one of the most important scientists of all. 3 Ideias a Abordar • O raciocínio que levou Galileu e Newton a formular a primeira lei • Por que é que a primeira lei de Newton nem sempre parece aplicar-se ao mundo real • Como é que Galileu e Newton contornaram essa dificuldade • Como primeira lei de Newton difere das explicações dadas pelos antigos gregos • Uma definição mais completa do conceito força e como isso nos ajuda a usar a primeira lei de Newton de forma a ela se aplica a situações do mundo real 5-Nov-11 Dulce Campos 4 ATIVIDADES A MOEDA E O CARTÃO A TOALHA E OS PRATOS Explique o comportamento da moeda e do cartão. 5-Nov-11 Dulce Campos Explique o comportamento da toalha e dos pratos. 5 ATIVIDADES Em qual ou quais dos objetos foi diretamente exercida uma força? X x Qual ou quais dos seguintes objetos não se mexeu ou se mexeu muito pouco?. no cartão a moeda X o cartão X a toalha de mesa os pratos na toalha de mesa nos pratos na moeda 5-Nov-11 Dulce Campos 6 1ª Lei de Newton Parte I A primeira parte da primeira lei de Newton é bastante básica, e todos ouviram e sabem. Objetos em repouso tendem a permanecer em repouso O que é necessário para os colocar em movimento? O que viram no 1º filme? Uma FORÇA 5-Nov-11 Dulce Campos 7 1ª Lei de Newton Parte I Objetos em repouso tendem a permanecer em repouso a menos que sobre eles atue uma força externa • Enunciado mais correto mas ainda não totalmente completo 5-Nov-11 Dulce Campos 8 1ª Lei Newton Enunciado mais completo O Jogo da Corda O que acontece se ambos os lados puxarem com igual força? Não existe movimento Posso dizer que ambos os objetos (corda e mãos) permanecem em repouso? Sim Posso dizer que não são exercidas forças sobre os objetos (corda e mãos)? Não Então como explicar esta situação? 5-Nov-11 Dulce Campos 9 1ª Lei Newton Enunciado mais completo • FORÇA RESULTANTE Objetos em repouso tendem a permanecer em repouso a menos que sobre eles atuem um conjunto de forças cuja Dulce Campos 5-Nov-11 resultante seja diferente de 10 zero. • Clarificando 1ª Lei Newton • Dissemos que foi exercida uma força no cartão, mas que não foi exercida qualquer força sobre a moeda. • Como o cartão desliza por baixo a moeda, o cartão arrasta a moeda e esta move-se um pouco para o lado. • Acontece que há uma diferença entre exercer uma força durante um intervalo de tempo muito pequeno e exercê-la durante um longo período de tempo. NOTA • Quando o período de tempo é grande, • Para ver que o período de e a força é relativamente pequena, é tempo é importante, imagine quase como se nenhuma força fosse puxar o cartão lentamente por baixo da moeda. Dulce Campos exercida. 5-Nov-11 11 Clarificando 1ª Lei Newton Qual ou quais das afirmações são verdadeiras relativamente à situação da toalha e dos pratos. A toalha da mesa passa de um estado de repouso a um estado de movimento, porque a resultante das forças que atua sobre ela é diferente de zero Os pratos praticamente não de mexem porque, apesar de a resultante das forças que atua sobre eles ser diferente de zero, esta atua durante um período de tempo muito pequeno Tanto a toalha como os pratos permanecem em repouso x Sobre a toalha é que é exercida uma força diferente de zero logo a toalha mexe-se e os pratos permanecem em repouso 5-Nov-11 Dulce Campos 12 Clarificando 1ª Lei Newton Qual ou quais das afirmações são verdadeiras relativamente à situação da toalha e dos pratos. A toalha da mesa passa de um estado de repouso a um estado de movimento, porque a resultante das forças que atua sobre ela é diferente de zero Os pratos praticamente não de mexem porque, apesar de a resultante das forças que atua sobre eles ser diferente de zero, esta atua durante um período de tempo muito pequeno X Tanto a toalha como os pratos permanecem em repouso Sobre a toalha é que é exercida uma força diferente de zero logo a toalha mexe-se e os pratos permanecem em repouso 5-Nov-11 Dulce Campos 13 1ª Lei de Newton Parte II Objetos em movimento tendem a permanecer em movimento, em linha reta, a menos que sobre eles atue uma força ou forças cuja resultante seja diferente de zero. 5-Nov-11 Dulce Campos 14 1ª Lei de Newton Parte II • O que observaram? Nenhum dos objetos permaneceu em movimento. 5-Nov-11 Dulce Campos • Será que Newton não tinha razão? • Como explicar o que observaram? 15 1ª Lei de Newton Parte II Época onde não se conhecia o atrito nem tão pouco Newton 5-Nov-11 Dulce Campos 16 1ª Lei de Newton Parte II Segundo Aristóteles e seus contemporâneos, era necessário uma força contínua para um objeto se manter em movimento 5-Nov-11 Dulce Campos 17 1ª Lei de Newton Parte II Que tipo de padrão observa? X A altura na vertical que a bola atinge depende da forma do trilho escolhido A altura, na vertical, que a bola atinge é independente da forma do trilho percorrido. X Ball on a Curved Track A altura, na vertical, atingida pela bola é tanto maior quanto mais se mudou a forma do trilho percorrido.. 5-Nov-11 Dulce Campos 18 1ª Lei de Newton Parte II Galileu Explica Em que ponto é que a bola vai parar e inverter o sentido? X • Uma vez na parte plana da pista, a bola terá uma aceleração negativa e acabará por parar em algum ponto distante na pista. • Uma vez na parte plana da pista, a bola vai manter o seu movimento eternamente. 5-Nov-11 Dulce Campos 19 1ª Lei de Newton Parte II Galileu Explica Mas sabemos que a bola iria parar e ficar em repouso Para contornar esta dificuldade, Galileu decidiu que alguma força teria de estar a atuar sobre a bola e chamou-lhe: A força de Atrito 5-Nov-11 Dulce Campos 20 1ª Lei de Newton Parte II Galileu Explica Para ver como o atrito afeta o movimento, vamos simular o movimento de uma bola numa pista plana primeiro sem atrito e, em seguida, com intensidades crescentes de atrito. Ball on a Flat Track Simulation Á medida que a intensidade da força de atrito aumenta: X O módulo da velocidade da bola aumenta. O módulo da velocidade da bola diminui X O módulo da velocidade da bola permanece constante. 5-Nov-11 Dulce Campos 21 1ª Lei de Newton ATENÇÃO uma velocidade de zero (para um objeto em repouso) é apenas um caso especial de um objeto em movimento com velocidade constante (um objeto em movimento em linha reta com velocidade constante). "Cada objeto persiste no seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta a menos que seja compelido a mudar aquele estado por forças nele atuem." 5-Nov-11 Dulce Campos 1ª Lei de Newton Por outras palavras, (pouco científicas) os corpos tem tendência a continuar a fazer o que estão a fazer Nós sabemos coisas como: É mais difícil arrastar o frigorifico do que a mesa 5-Nov-11 Dulce Campos 23 1ª Lei de Newton O frigorifico tem mais tendência para continuar a fazer o que está a fazer. Porquê? Existe algum termo especial para designar essa tendência? A INÉRCIA 5-Nov-11 Dulce Campos 24 5-Nov-11 Dulce Campos 25 Resumo Objetos em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (m.r.u.) tendem a manter o seu estado de repouso ou movimento a menos que sobre eles atue uma força diferente de zero. Esta é uma declaração da primeira lei de Newton. O nome dado à propriedade de objetos que os faz obedecer a primeira lei de Newton é inércia. A resultante das forças que atuam num objeto é a soma vetorial de todas as forças externas que estão a atuar, tendo em conta a direção, o sentido das mesmas. O atrito é uma força inventado por Galileu para contornar o facto de os objetos do quotidiano parecem não obedecer à primeira lei de Newton. Claro que, quando Galileu inventou o atrito, primeira lei de Newton não era chamado assim. 5-Nov-11 Dulce Campos 26 5-Nov-11 Dulce Campos 27 EXPRESSÕES ANALÍTICAS DO MOVIMENTO DA 1ª LEI NEWTON 5-Nov-11 Dulce Campos 28 5-Nov-11 Dulce Campos 29 Qual a relação entre a coordenada de posição e o tempo expressa pela Lei do movimento? 5-Nov-11 Dulce Campos 30 Lei Geral do Movimento 5-Nov-11 Dulce Campos 31 5-Nov-11 Dulce Campos 32 5-Nov-11 Dulce Campos 33
