Capítulos 5 e 6: Dinâmica da Partícula As três Leis de Newton: 1a Lei ou Lei da Inércia: “Um corpo permanece em repouso ou em M.R.U. se a resultante de todas as forças que nele atuam for nula”. 2a Lei (Definição de Força): “A aceleração de um corpo de massa m é proporcional a força resultante que sobre ele atua”, ou seja: FR m a , onde a força resultante FR é a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre o corpo: n FR F1 F2 F3 F4 ... Fn Fi i1 F3 F2 F1 Linha de ação do vetor força é a reta que dá a direção do vetor força, é a reta que contém o vetor força. Nesta figura, as n linhas de ação têm vários pontos de intersecção, sendo chamado sistema de forças não concorrentes. F4 O chamado equilíbrio estático da partícula ou do ponto material ocorre se FR 0 e se o sistema de forças é concorrente (todas as linhas de ação da n forças têm um único ponto de interseção). F3 F2 Sistema de n forças concorrentes. Todas as linhas de ação têm um único ponto de intersecção. F1 F4 3a Lei ou Lei da Ação e Reação: “A toda ação corresponde uma reação igual e contrária”. As forças nascem aos pares: “se empurro a parede, sou empurrado pela parede”. A força de reação é uma força passiva, isto é, só aparece quando solicitada. Ela provém da sustentação que os átomos, as moléculas, a estrutura da parede podem suportar. O par de forças de ação-reação são forças que atuam em corpos diferentes, é o resultado da interação entre dois corpos. Para o estudo do movimento de um corpo, devem-se levar em conta todas as forças que atuam neste corpo. A ação conjunta de todas as forças que atuam num corpo compõe a força resultante FR . FN FN é a força normal de reação que a mesa exerce sobre a maçã (interação mesa-maçã) P é a força peso da maçã (interação gravitacional Terra-maçã) P FN e P não formam um par de forças do tipo ação-reação, pois atuam no mesmo corpo: a maçã. Estas duas forças entram na equação: FR m a e se anulam. FN Fp FN é a força normal de reação que a parede exerce sobre o operário (interação: operárioparede) Fp é a força que o operário exerce sobre a parede (interação: operário-parede) Aqui sim, FN e Fp formam um par de forças do tipo ação-reação, pois atuam em corpos diferentes. FN atua no operário e Fp atua na parede. kg m Unidade S.I. de força: é o newton (N). De FR m a vem que: 1N 1 2 s A unidade de força do Sistema Técnico é muito utilizada nas Engenharias: é o kgf (quilograma força) 1kgf = 9,8 m/s2 Força Peso (P): É definida como: P m g , onde m é a massa do corpo (em kg) e g é a aceleração da gravidade (g = 9,8m/s2). A força peso é vertical e para baixo (dirigida radialmente para o centro da Terra). Força Normal (FN): é a força que mede a força de contacto entre dois corpos. y FN FN = P FN = P.cos FN Px = P.sen x P P Força de Atrito (FA): é a resistência ao movimento ou a tentativa de movimento que ocorre devido ao contacto entre dois corpos que são arrastados um em relação ao outro. FA é sempre paralela à superfície de contacto entre os corpos e sempre contrária ao sentido do movimento ou a intenção do movimento. y FA FA = .FN F é o coeficiente de atrito entre as superfícies que se arrastam, se esfregam. depende do estado das superfícies e das superfícies. x é um adimensional e é determinado experimentalmente através de uma medição. Força Centrípeta (FC): é a força necessária para ocorrer o movimento circular. É dirigida radialmente para o centro da trajetória circular. aC FC m a C em módulo : FC m 2 v r FC m 2 r Onde m é a massa, aC é a aceleração centrípeta ou centrífuga, v é o módulo da velocidade linear (tangente a trajetória circular), r é o raio da trajetória e é a velocidade angular.