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LOGO FQA Da Terra à Lua Leis de Newton Prof. ª Marília Peres Adaptado de Serway & Jewett

Isaac Newton (1642 -1727) Físico e Matemático inglês v. Isaac Newton foi um dos mais brilhantes cientistas da história. Antes dos 30 anos, formulou os conceitos básicos da Mecânica Clássica, descobriu a Lei Universal da Gravitação e inventou o método matemático de cálculo. v. Como consequência das suas teorias Newton foi capaz de explicar o movimento dos planetas, as marés e os movimentos especiais da Terra e da Lua. Também interpretou o comportamento da Luz, desenvolvendo a óptica. FQA

Classificação de Forças v Forças de Contacto: Envolvem um contacto físico entre os objectos ou corpos. v Forças de Interacção: Não necessitam de contacto. FQA

Mais sobre Forças v Uma mola pode ser calibrada para se determinar o valor de uma força (dinamómetro). v Unidade S. I. : N (newton) (1 newton é a intensidade da força exercida numa “partícula material” de massa 1 kg, de modo a imprimir-lhe uma aceleração de 1 m. s-2 na direcção e sentido da força) v As forças são vectores, por isso deves usar as regras de adição de vectores para conheceres a força resultante que está a actuar no objecto. FQA

1. ª Lei de Newton ou Lei da Inércia Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme quando as forças que nele actuam se equilibram. Isto significa que: - Um corpo permanece parado até que alguma força o faça mover; - Um corpo em m. r. u. continua sempre no seu estado de movimento até que a actuação de uma força o faça parar ou alterar o seu movimento. FQA

Massa Inercial v A tendência que um objecto possui para resistir a qualquer alteração do seu movimento chama-se inércia. v A massa é a propriedade do objecto que especifica quanto é a resistência que esse objecto oferece à alteração do seu movimento. FQA

2. ª Lei de Newton A aceleração de um objecto é directamente proporcional à intensidade da resultante de forças que actua sobre ele, e inversamente proporcional à sua massa. Sendo que a resultante das forças é o somatório de todas as forças que actuam no objecto. FQA

2. ª Lei de Newton F a m F M a m m F m a F M a FQA

1ª Lei de Newton FQA

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Força Gravitacional Existe uma força invisível que atrai os objectos! v É a força que a Terra exerce em cada corpo. v Tem a direcção vertical para o centro da Terra e o sentido de cima para baixo. v O seu valor corresponde ao peso do objecto: P = Fg = mg FQA

Lei da Gravitação Universal Dois corpos interactuam entre si, com uma força cuja intensidade: - aumenta directamente com a massa dos corpos - diminui na razão inversa do quadrado da distância entre os seus centros. Em que: Fg - é a força gravitacional (N) G – Constante de gravitação universal G = 6, 67 x 10 -11 Nxm 2 xkg-2 m 1 e m 2 – massas (kg) d – distância entre os corpos (m) FQA

3. ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção A maça é atraída pela gravidade da Terra. A Terra é atraída pela gravidade da maça. FQA

3. ª Lei de Newton ou Lei da Acção Reacção Se dois objectos interactuam, a força que o objecto 1 exerce no objecto 2, é igual em valor à força que o objecto 2 exerce no objecto 1, com a mesma direcção mas de sentido oposto. FQA

Par Acção-Reacção, Exemplo 1 A força normal (mesa no monitor) é a reacção à força que o monitor exerce na mesa. (normal significa perpendicular, neste caso). FQA

Exemplo 1 - continuação v Num diagrama de forças aplicado ao monitor podemos ver que a normal e a força da gravidade são as únicas forças a actuar. FQA

Aplicações das Leis de Newton FQA

Objectos em Equilíbrio Se a aceleração de um objecto é zero, podemos Addque Youreste Textse encontra em equilíbrio. dizer Matematicamente, Add Your Text é equivalente a dizer que a resultante é nula. logo e FQA

Conselhos para a Resolução de Problemas a partir das Leis de Newton v. Esquematize o problema (desenhe um esquema). v. Classifique o problema. § Equilíbrio (SF = 0) ou Segunda Lei de Newton (SF = m a) v. Análise § Desenhe um esquema de forças para cada objecto (apenas as que actuam no objecto). FQA

v. Análise § Estabeleça um sistema de eixos. § Verifique as unidades. § Aplique as equações apropriadas a cada componente. § Determine o valor das grandezas desconhecidas v. Final § Verifique a ordem de grandeza dos resultados obtidos FQA

Equilíbrio, Exemplo Semáforo Um semáforo de peso 122 N está pendurado 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: v. Classifique o problema: Não há movimento, logo a aceleração é nula. FQA

Equilíbrio, Exemplo Semáforo Análise: §Necessita de dois diagramas de forças. §Aplique a equação do equilíbrio ao semáforo e encontre: §Aplique as equações do equilíbrio ao cabo e encontre e. FQA

Existência de uma Força Resultante v. 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. v. Desenhe um diagrama de forças. v. Aplique a segunda Lei de Newton a cada componente. FQA

Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 v Forças que actuam no caixote: § A tensão § A força da gravidade § A força normal exercida pelo chão FQA

Segunda Lei de Newton, Exemplo 2 Aplicar a segunda Lei de Newton: Resolver FQA

O Pára-quedista No final: - A resistência do ar anula-se com a força gravítica, sendo a resultante nula, e como tal a aceleração também é nula. - A velocidade final é constante e é chamada velocidade terminal. FQA

Interacções Fundamentais da Natureza Interacção Agentes Intensidade* Alcance (m) Nuclear Forte Quarks e partículas por eles formadas 1 (dimensão do núcleo do átomo) Electromagnética Partículas carregadas electricamente 1/137 Ilimitado Nuclear Fraca Alguns quarks 10 -5 10 -17 m Gravitacional Todas as partículas com massa 6 x 10 -39 Ilimitado 10 -15 m * Valores referentes à intensidade da força nuclear forte FQA