Leis de Newton do Movimento Fsica bsica 1

Leis de Newton do Movimento Física básica 1 Capítulos 3 do SZ e MN

Conteúdo • • Introdução Forças e interações Primeira Lei de Newton Segunda Lei de Newton Massa e peso Terceira Lei de Newton Diagramas de corpo livre

Introdução • Cinemática: descrição do movimento. • Dinâmica: causas do movimento. • Mecânica Newtoniana: 1687 – Newton formula três leis, extraídas da experiência as quais são a base da mecânica clássica. Conceitos fundamentais na dinâmica Ø Força Ø Aceleração Ø Velocidade Ø Massa

Forças e interações • Força: interação entre dois corpos ou do corpo com o ambiente. A maneira correta de falar é dizer que um corpo “exerce uma força sobre outro corpo”. • Forças são vetores. • Tipos de forças: – Força de contato: contato direto entre corpos. – Forças de longo alcance: atuam mesmo que os corpos estejam afastados entre sim.

Exemplos de forças de contato • Força normal: a superfície exerce uma força perpendicular sobre o corpo que repousa sobre ela. • Força de atrito: a superfície exerce uma força paralela sobre o corpo que repousa ou se move sobre ela. • Força de tensão: associada ao processo de puxar um objeto usando uma corda extendida. Força Normal Força de atrito Força de tensão

Exemplos de forças de longo alcance • Força gravitacional: qualquer corpo que tenha massa atrai um outro corpo com massa. Ela é proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional à distância. Na Terra, o peso é o nome que damos à atração gravitacional que o planeta exerce sobre qualquer corpo que esteja sobre a superfície. Superfície da Terra

• Força eletrostática: exercida por qualquer corpo com carga sobre outro corpo também com carga. Tem cargas que se atraem (e dizemos que essa cargas tem sinal contrário) e cargas que se repelem (cargas com o mesmo sinal). • As forças gravitacional e eletrostática são exemplos de forças centrais.

Valores típicos dos módulos de algumas forças Unidades de força: Newton (N) Nome Valor Atração gravitacional Sol-Terra 3, 5 x 1022 N Força de propulsão de um ônibus espacial durante o lançamento 3, 1 x 107 N Peso de uma baléia azul 1, 9 x 106 N Peso de uma maça média 1 N Peso do menor ovo de um inseto 2 x 10 -6 N Atração elétrica entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio 8, 2 x 10 -8 N Atração gravitacional entre o próton e o 3, 6 x 10 -47 N elétron em um átomo de hidrogênio

Superposição de forças •

• Sempre podemos decompor a força em componentes definidos em um sistema de referência.

Primeira Lei de Newton Quando a força resultante sobre um corpo é igual a zero, sua aceleração é nula e ele se move com velocidade constante. • Caso particular: velocidade nula. • Inércia: tendência de um corpo de continuar o movimento, uma vez iniciado. • O que importa é conhecer a força resultante, no caso de várias forças atuando sobre um corpo. • Se a força resultante que atua sobre um corpo é nula, ele esta em equilíbrio.

Sistema de referência inercial • Um sistema de referência inercial é aquele que não esta acelerado. • A primeira lei de Newton é válida só neste tipo de sistema de referência. • Exemplos: – Carro com velocidade constante? Inercial – Ônibus acelerando? Não Inercial. – Superfície Terrestre? ü Formalmente é Não Inercial. ü A aceleração é tão baixa comparada com o movimento de corpos na superfície que podemos considerarlhe como inercial

A aceleração do objeto dentro do trem é originada pelo movimento acelerado do trem e não por uma força resultante atuando sobre o corpo. Mas um observador de fora poderia pensar que existe uma força atuando sobre o corpo. . . o que não é verdade

Sistemas inerciais = velocidade relativa constante • Se temos um sistema inercial A, que obedece a primeira lei, então qualquer outro sistema de referência B com velocidade relativa nula ou constante é também um sistema de referência inercial. A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilibrio bolaestáem emmovimento A Abola repouso: a força com velocidade constante: a resultante é zero e a bola força resultante é zero bola está emem equilíbrio equilibrio A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilíbrio Os dois observadores chegam a mesma conclusão central: a força resultante na bola é nula e a bola está em equilibrio.

A Segunda Lei de Newton •

Para não esquecer. . . 1. A 2ª lei é uma equação vetorial e pode ser escrita usando as componentes da força e da aceleração em um certo sistema de referência. 2. A 2ª lei esta associada a forças externas que atuam sobre o corpo. 3. A 2ª lei é válida quando a massa do corpo é constante. 4. A 2ª lei é válida somente em sistemas de referência inerciais.

Massa e peso • Peso massa

Peso em lugares diferentes • A aceleração que um corpo tem durante a queda livre é diferente na Lua do que na Terra. Como a Lua é menos massiva, sua força gravitacional é menor á da terra.

A Terceira Lei de Newton Quando um corpo A exerce uma força sobre o corpo B (uma “ação”), o corpo B exerce também uma força sobre o corpo A (uma “reação”). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. ELAS ATUAM EM CORPOS DIFERENTES

Entendendo a terceira lei • Par de ação e reação: representam uma interação mútua entre dois corpos 1 2 Dois pares ação e reação Terra-maça Mesa-maça

Diagramas de corpo livre Para entender como um corpo se move deve-se lembrar que: • A primeira e segunda leis de Newton se aplicam a um corpo específico. • Só importam as forças que atuam sobre o corpo. • Os diagramas do corpo livre ajudam na identificação das forças relevantes na descrição do movimento (ou não) de um corpo.

Exemplos de diagramas de corpo livre Dois Corpos