Mecânica Newtoniana (Física I)

Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
Prof. Leandro Alexandre da Silva
Tec. Processos Metalúrgicos 2013/1
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
Prof. Leandro Alexandre da Silva
Funcionamento da ciência
O método cientı́fico:
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
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Funcionamento da ciência
O método cientı́fico:
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
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Funcionamento da ciência
A Fı́sica clássica:
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
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Funcionamento da ciência
A Fı́sica clássica:
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
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Mecânica Newtoniana
Fı́sica que está ao alcance da nossa percepção fisiológica.
Mecânica Newtoniana (Fı́sica I)
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Mecânica Newtoniana
Fı́sica que está ao alcance da nossa percepção fisiológica.
Bastante precisa para baixas velocidades (v c) e escalas
até o sistema solar.
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Mecânica Newtoniana
Fı́sica que está ao alcance da nossa percepção fisiológica.
Bastante precisa para baixas velocidades (v c) e escalas
até o sistema solar.
Publicada em 1687, por Isaac Newton no “Principia
Mathematica”:
(online:
http://cudl.lib.cam.ac.uk/view/PR-ADV-B-00039-00001/9 )
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Mecânica Newtoniana
Algumas definições:
Interação: é o que modifica o movimento de um corpo. (Ex:
Jogador chuta uma bola → Interação entre a bola e o jogador)
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Mecânica Newtoniana
Algumas definições:
Interação: é o que modifica o movimento de um corpo. (Ex:
Jogador chuta uma bola → Interação entre a bola e o jogador)
Partı́cula livre: partı́cula que não está sujeita à interações.
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Mecânica Newtoniana
Algumas definições:
Interação: é o que modifica o movimento de um corpo. (Ex:
Jogador chuta uma bola → Interação entre a bola e o jogador)
Partı́cula livre: partı́cula que não está sujeita à interações.
Dinâmica: estudo das causas do movimento de uma dada
partı́cula, corpo rı́gido ou sistema de partı́culas.
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As leis de Newton
A primeira lei de Newton:
Uma partı́cula livre sempre se move com velocidade constante
quando observada segundo um referencial inercial.
Todo corpo permanece em estado de repouso ou de
movimento uniforme, em linha reta, a menos que seja
obrigado a mudá-lo por forças aplicadas a ele.
Existem sistemas de referância, ditos inerciais, em relação aos
quais toda partı́cula isolada descreve um movimento retilı́neo
uniforme.
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As leis de Newton
Definição de “momento linear”:
O momento linear ~p (ou quantidade de movimento) é definido
como o produto da massa de um corpo por sua velocidade:
~p = m~v
O momento linear fornece uma medida da lei da inércia. Por
exemplo, seja um caminhão e um carro com velocidade
v = 20m/s. Qual deles tem uma maior tendência a manter seu
estado de movimento?
Exercı́cio: qual a unidade de momento linear no SI?
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As leis de Newton
A segunda lei de Newton:
Força é definida como a taxa de variação temporal do
momento linear de uma partı́cula:
~ = d~p
F
dt
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As leis de Newton
A segunda lei de Newton:
Força é definida como a taxa de variação temporal do
momento linear de uma partı́cula:
~ = d~p
F
dt
Usando a definição de momento:
~ = d (m~v ) = dm ~v + m d~v = dm ~v + m~a
F
dt
dt
dt
dt
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As leis de Newton
A segunda lei de Newton:
Força é definida como a taxa de variação temporal do
momento linear de uma partı́cula:
~ = d~p
F
dt
Usando a definição de momento:
~ = d (m~v ) = dm ~v + m d~v = dm ~v + m~a
F
dt
dt
dt
dt
Se a massa é constante, a derivada de m é zero:
~ = m~a
F
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As leis de Newton
A terceira lei de Newton:
Quando duas partı́culas interagem, a força sobre uma
partı́cula é igual em módulo, e de sentido contrário, à força
sobre a outra:
~ 1 = −F
~2
F
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As leis de Newton
Unidades de força:
SI: Newton (1N = Kgm/s 2 )
1kgf ≈ 9, 807N
1lbf ≈ 4, 448N
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As leis de Newton
Algumas forças especiais:
~ é o módulo da força necessária para impedir que um
Peso (P):
corpo caia livremente. Sempre direcionada ao centro da Terra.
~ Se um objeto está sobre um piso, o último se
Normal (N):
deforma (mesmo que imperceptivelmente) e “empurra” o
objeto para cima. É sempre ortogonal à superfı́cie.
Atrito (~fat ): Força de resistência ao movimento. Paralela à
superfı́cie e de sentido contrário ao movimento.
~ ): Quando uma corda é presa a um corpo e
Tração (T
~ orientada ao
esticada, a mesma aplica ao corpo uma força T
longo da corda. A tensão da corda é o módulo da força
exercida pelo corpo.
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As leis de Newton - Aplicações
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As leis de Newton - Aplicações
2) Um automóvel cuja massa é 1 × 103 Kg sobe uma avenida com
20◦ de inclinação. Determine a força que o motor deve exercer
para que o carro se mova (a) com movimento uniforme, (b) com
aceleração de 0, 2m/s 2 . Determine também, para cada caso, a
força que a pista exerce no automóvel.
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As leis de Newton - Aplicações
3) Uma partı́cula de massa igual a 10Kg , sujeita a uma força
F = (120t + 40)N, move-se em linha reta. No instante t = 0 a
partı́cula está em x0 = 5m, com velocidade v0 = 6m/s. Achar sua
velocidade e posição em qualquer instante de tempo t.
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4)
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