07-leis de newtons - física

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Editora Exato 19

1. FORÇA

A idéia de força é bastante relacionada com a experiência diária de qualquer pessoa. Sempre que puxamos ou empurramos um objeto, dizemos que estamos fazendo uma força sobre ele. É possível encontrar forças que se manifestam sem que haja contato entre os corpos que interagem. Por exemplo: um ímã exerce uma força magnética de atração sobre um prego, mesmo que haja certa distância entre eles; um pente eletrizado exerce uma força elétrica de atração sobre os cabelos de uma pessoa, sem necessidade de entrar em contato com eles; de forma semelhante, a Terra atrai os objetos próximos à sua superfície, mesmo que eles não estejam em contato com ela. A força com que a Terra atrai um corpo é o peso deste corpo.

Sempre que ocorrer uma mudança no estado de movimento de um corpo, teremos a atuação de uma força. Unidade (SI): Newton (N).

2. INÉRCIA

Galileu acreditava que qualquer estudo sobre o comportamento da natureza deveria ter por base experiências cuidadosas. Realizando, então, uma série de experiências com corpos em movimento, ele concluiu, por exemplo, que sobre o livro que é empurrado em uma mesa atua também uma força de atrito, que tende sempre a contrariar o seu movimento. Assim, de acordo com Galileu, se não houvesse atrito, o livro não pararia quando cessasse o empurrão. As conclusões de Galileu estão sintetizadas a seguir: se um corpo estiver em repouso, é necessária a ação de uma força sobre ele para colocá-lo em movimento. Uma vez iniciado o movimento, cessando a ação da força, o corpo continuará a se mover indefinidamente em linha reta, com velocidade constante.

lnércia

A inércia consiste na tendência do corpo em manter sua velocidade vetorial constante. Explicando, para uma melhor compreensão:

Exemplo1:

Quando um corpo está em REPOUSO, ele tem uma tendência natural e espontânea de continuar em repouso, isto é, uma tendência de MANTER SUA VELOCIDADE NULA. Assim, quando um ônibus arranca, a partir do repouso, o passageiro desprevenido cai, por insistir em manter-se em repouso.

Figura 1

Ônibus acelera e o passageiro cai para trás.

a v

Como fazer para vencer a inércia? Para vencer a inércia, é preciso sempre ter a intervenção de uma força.

O passageiro deve segurar-se no ônibus, para receber uma força capaz de vencer a sua inércia de repouso e de acelerá-lo juntamente com o ônibus.

Exemplo 2:

Quando um corpo está em movimento, ele tem uma tendência natural e espontânea de continuar em movimento, mantendo inalterável a sua velocidade vetorial. Assim, quando um ônibus, em pleno movi- mento em linha reta, freia bruscamente, o passageiro desprevenido é projetado para a frente, por insistir em manter o seu movimento vetorial.

Para vencer essa inércia de movimento, mais uma vez, será preciso a intervenção de uma força.

Ônibus freia e o passageiro cai para frente.

Figura 2 a

O passageiro deve segurar-se no ônibus, para receber uma força capaz de vencer a sua inércia de movimento e de freá-lo, juntamente com o ônibus.

3. PRIMEIRA LEI DE NEWTON

Vários anos mais tarde, após Galileu ter estabelecido o conceito de inércia, lsaac Newton, ao formular as leis básicas da mecânica, conhecidas como "as três leis de Newton", concordou com as conclusões de Galileu e usou-as no enunciado de sua primeira lei:

Editora Exato 20

Primeira lei de Newton (Lei da inércia, de Galileu)

Quando a resultante das forças é nula, um corpo em repouso continua em repouso, e um corpo em movimento continua em movimento em linha reta e com velocidade constante.

Repouso M.R.U.

Força resultante nula

Equilíbrio (Ponto Material)

4. PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA (2ª LEI DE NEWTON)

A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre ele e tem a mesma direção e o mesmo sentido desta força.

Na segunda lei de Newton, quando um corpo estiver sujeito a várias forças, deve-se substituí-las – F – pela resultante rFr dessas forças.

Então temos, de uma maneira mais geral:

amrF r ⋅=

Unidade de força no SI: Newton (N)

Observe que a força aplicada rFr e a aceleração adquirida são grandezas vetoriais que têm sempre a mesma orientação, isto é, mesma direção e sentido, pois a massa m é um escalar positivo. 1N= 1Kg m/s2

5. AÇÃO X REAÇÃO (3ª LEI DE NEWTON)

A toda força de ação corresponde uma força de reação, com o mesmo módulo, mesma direção e sentidos OPOSTOS.

Ação e reação estão sempre aplicadas em corpos distintos, portanto AÇÃO E REAÇÃO NUNCA SE EQUILIBRAM.

Ação e reação têm SEMPRE O MESMO MÓDULO, mas podem produzir efeitos diferentes.

Exemplo:

Considere dois patinadores, A e B, sobre patins em uma pista de gelo. O patinador A empurra o patinador B. O que se observa na pista é que ambos os patinadores se movem em sentidos opostos. Se os pa- tinadores tiverem a mesma massa, terão a mesma aceleração; se tiverem massas diferentes, o de maior massa terá menor aceleração, mas a força trocada entre eles terá módulo igual.

Observe ainda que a força que A aplica está em B, a que B aplica está em A. Assim mesmo, tendo módulos iguais e sentidos opostos, não podem se anular.

Figura 4
Referencial

6. PESO E MASSA

6.1. Peso de um corpo

A força peso de um corpo é conseqüência do campo gravitacional criado pela Terra.

O planeta Terra, bem como qualquer corpo material, cria em torno de si um campo de forças atrativas, denominado campo gravitacional. Qualquer corpo dentro do campo gravitacional da Terra será atraído por esta, e a força de atração é denominada força gravitacional.

Não considerando os efeitos ligados à rotação da Terra, a força gravitacional, aplicada pela Terra, corresponde ao peso do corpo.

Sendo m a massa do corpo e gr o vetor acele- ração de queda livre (imposta pelo campo gravitacional e que é independente da massa do corpo), de acordo com a 2ª Lei de Newton (PFD), o vetor peso

Pr será dado por:

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