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professorfrydman.com.br Física 2 – Mecânica – Aula 2 Aplicações das Leis de Newton e Energia Mecânica Prof.: Fred Frydman 1 professorfrydman.com.br Leis de Newton • 1ª Lei: Lei da Inércia • Se nenhuma força atuar em determinado corpo, ele permanecerá em repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme, a depender do estado inicial do movimento. • 2ª Lei: Lei da Força Resultante • A soma vetorial das forças atuantes em um corpo (Força Resultante) é igual ao produto da massa do corpo pela sua aceleração. • 3ª Lei: Lei da Ação e Reação • Toda força tem sua correspondente reação. Se o corpo A exerce uma força sobre o corpo B, B exerce a mesma força sobre o corpo A, de mesma intensidade e com sentido oposto. 2 𝑭𝑹 = 𝒎.𝒂 professorfrydman.com.br Leis de Newton Exemplos de pares de forças ação-reação: 3 professorfrydman.com.br Leis de Newton Problemas com blocos: • F = 20 N, m1 = 2 kg e m2 = 3 kg • Qual a aceleração do conjunto? • Qual a força que o bloco 1 exerce no bloco 2? • Represente o diagrama de forças em cada bloco. 4 professorfrydman.com.br Leis de Newton Problemas com cordas/cabos: • mA = 5 kg e mB = 15 kg • Qual a aceleração do conjunto? • Qual a tração na corda? 5 professorfrydman.com.br Outros concursos CEBRASPE 6 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2017 7 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2010.2 8 professorfrydman.com.br Leis de Newton Plano inclinado: • mB = 3 kg • Com que aceleração o bloco desce pelo plano? • Qual a força Normal aplicada pelo plano inclinado sobre o bloco? 9 professorfrydman.com.br Leis de Newton Forças de atrito: • Força de atrito Estática: é aquela que IMPEDE o deslizamento entre 2 superfícies • Exemplos: • Força de atrito Dinâmica: é aquela que DIFICULTA o deslizamento entre 2 superfícies • Exemplos: 10 professorfrydman.com.br Leis de Newton Forças de atrito: • A força de atrito é sempre proporcional à força Normal entre as superfícies • Essa proporcionalidade é expressa por: • O coeficiente de atrito pode ser estático ou dinâmico, sendo que o primeiro geralmente é maior. • A Força de atrito estática varia entre 0 e o valor máximo calculado pela fórmula. • A Força de atrito dinâmica sempre atua com o valor máximo. 11 𝑭𝑨𝑻 = 𝝁.𝑵 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2008 12 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2012 13 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2014.1 14 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2014.2 15 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2010.2 16 professorfrydman.com.br Outros concursos CEBRASPE 17 professorfrydman.com.br Leis de Newton Força Elástica: • A intensidade da força elástica depende do coeficiente elástico da mola (k) e da deformação em relação à sua posição original (x): 18 𝑭 = 𝒌. 𝒙 • O sentido da Força Elástica é sempre o contrário da deformação sofrida pela mola. professorfrydman.com.br Outros concursos CEBRASPE 19 professorfrydman.com.br Leis de Newton Força Centrípeta: • Em um objeto fazendo movimento circular, a Força Centrípeta é a força responsável por causar a Aceleração Centrípeta no objeto. Portanto: • É importante entender que a FCP não é uma força a mais nos problemas. Ela será somente a força RESULTANTE das forças atuantes em um corpo que está numa trajetória circular. 20 𝑭𝑪𝑷 = 𝒎.𝒂𝑪𝑷 = 𝒎.𝒗² 𝑹 professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2012 21 professorfrydman.com.br Outros concursos CEBRASPE 22 professorfrydman.com.br Leis de Newton Referenciais não-inerciais: • Imagine-se dentro de um objeto que esteja com movimento acelerado ou retardado • Elevador mudando velocidade, carro acelerando ou freando, carro fazendo curva – referenciais não-inerciais. • Seu corpo tende a ficar em MRU (inércia), por isso, é como se seu corpo sofresse uma “força fictícia” dentro do referencial. • Essa força será sempre igual à massa do objeto multiplicada pela aceleração do referencial não-inercial, em sentido contrário. 23 professorfrydman.com.br Leis de Newton Referenciais não-inerciais: • Elevador acelerando 24 • Carro acelerando/freando: • Carro fazendo curva: professorfrydman.com.br CESGRANRIO 2010.1 25 professorfrydman.com.br Energia Cinética e Trabalho • A todo corpo que possui velocidade, pode-se atribuir a ele uma grandeza chamada ENERGIA CINÉTICA. • A energia cinética é medida em Joules e é dada por: • A única forma de variar a EC de um corpo é através da aplicação de uma Força. • O TRABALHO de uma Força corresponde à energia cinética dada ou retirada de um corpo e é dado por: 26 𝑬𝑪 = 𝒎.𝒗² 𝟐 𝝉 = 𝑭. 𝒅. cos 𝜽 professorfrydman.com.br Energia Cinética e Trabalho • Teorema do trabalho: ou Exemplo 1: Um corpo de massa 4 kg, inicialmente em MRU com velocidade de 3 m/s, sofre a ação de uma Força F = 16 N no sentido do movimento, por uma distância de 2 metros. Pergunta-se: a) Qual a energia cinética inicial do corpo? b) Qual o valor do trabalho aplicado pela força F? c) Qual a energia cinética final do corpo? d) Qual a velocidade final do corpo? 27 𝝉 = 𝑬𝑪,𝑭 − 𝑬𝑪,𝑰 𝝉 = ∆𝑬𝑪,𝑭 professorfrydman.com.br Energia Cinética e Trabalho Exemplo 2: Um corpo em MRU com velocidade de 4 m/s desliza sobre uma mesa lisa, quando encontra uma superfície rugosa com coeficiente de atrito cinético igual a 0,4. Que distância será percorrida pelo corpo até a sua parada? 28 professorfrydman.com.br Gabarito Slide 6 D Slide 17 C-E-E-E Slide 7 A Slide 19 B Slide 8 A Slide 21 B Slide 12 E Slide 22 E-C-C Slide 13 B Slide 25 C Slide 14 D Slide 15 E Slide 16 B 29 professorfrydman.com.br Até a próxima! Fred Frydman professorfrydman.com.br 30
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