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Física Geral e Experimental Cinética Prof. MSc. Elias Arcanjo Webconferência III CINÉTICA: As Leis de Newton Lei da inércia Lei da aceleração Lei da ação e reação Cinética é o ramo da mecânica que trata da relação entre a variação do movimento de uma partícula e as forças que causam esta variação. 𝑭𝒓 = 𝒎𝒂 CINÉTICA: Aplicação de força • Exercício 1: Em cada caso determine o módulo da força resultante em cada bloco e a sua aceleração. 10 kg 10 kg 40 N 30 N 40 N 30 N CINÉTICA: Aplicação de força • Exercício 1: Em cada caso determine o módulo da força resultante em cada bloco e a sua aceleração. 10 kg 5 kg 40 N 40 N 30 N 100 N 60 N Exercício 2: O bloco de 2 kg tem uma velocidade inicial de 4 m/s sobre uma superfície lisa. Uma força F = 20 N age sobre o bloco durante 2s. Determine a velocidade do bloco no instante de tempo t = 2s. F = 20 N v0 =4 m/s CINÉTICA: Forças Especiais • FORÇA GRAVITACIONAL (FORÇA PESO): Força Gravitacional ou interação gravitacional é a força que surge a partir da interação mútua entre dois corpos. Ela é atrativa e nunca repulsiva. Ԧ𝐹𝑔 = −𝐺 𝑚1𝑚2 𝑟12 2 Ƹ𝑟12 • PESO: O peso P de um corpo é igual ao módulo Ԧ𝐹𝑔 da força gravitacional que age sobre o corpo. 𝑃 = 𝑚𝑔 • FORÇA NORMAL: Quando um corpo exerce uma força sobre uma superfície, a superfície (ainda que aparentemente rígida) se deforma e empurra o corpo com uma força normal Ԧ𝐹𝑁 que é perpendicular à superfície. CINÉTICA: Forças Especiais • TRAÇÃO: Quando uma corda (ou um fio, cabo ou outro objeto do mesmo tipo) é presa a um corpo e esticada, a corda aplica ao corpo uma força orientada na direção da corda, ver figura. Essa força é chamada de força de tração porque a corda está sendo tracionada (puxada). • FORÇA DE ATRITO: é a força exercida sobre um corpo quando o corpo desliza ou tenta deslizar em uma superfície. A força é sempre paralela à superfície e tem o sentido oposto ao do deslizamento. Em uma superfície ideal, a força de atrito é desprezível. Exercício 3: Em cada caso determine a força normal que age sobre o bloco e o valor da aceleração. ( cos Ɵ = 0,8 e sen Ɵ = 0,6) 10 kg 12 N 4 kg 20 N Ɵ° a) b) Exercício 3: Em cada caso determine a força normal que age sobre o bloco e o valor da aceleração. ( cos Ɵ = 0,8 e sen Ɵ = 0,6) 20 kg 100 N 5 kg 80 N Ɵ° c) d) Ɵ° CINÉTICA: Aplicação de força • Exercício 4: A figura mostra um bloco D (o bloco deslizante), de massa M = 3,0 kg. O bloco está livre para se mover em uma superfície horizontal lisa e está ligado, por uma corda que passa por uma polia sem atrito, a um segundo bloco P (o bloco pendente), de massa m = 2,0 kg. As massas da corda e da polia podem ser desprezadas em comparação com a massa dos blocos. Enquanto o bloco pendente P desce, o bloco deslizante D acelera para a direita. Determine (a) a aceleração do bloco D, (b) a aceleração do bloco P, (c) a tração da corda e (d) a velocidade de P em t= 2s. (e g =10m/s²) • Exercício 4: A figura mostra um bloco D (o bloco deslizante), de massa M = 3,0 kg. O bloco está livre para se mover em uma superfície horizontal lisa e está ligado, por uma corda que passa por uma polia sem atrito, a um segundo bloco P (o bloco pendente), de massa m = 2,0 kg. As massas da corda e da polia podem ser desprezadas em comparação com a massa dos blocos. Enquanto o bloco pendente P desce, o bloco deslizante D acelera para a direita. Determine (a) a aceleração do bloco D, (b) a aceleração do bloco P, (c) a tração da corda e (d) a velocidade de P em t= 2s. (e g =10m/s²) CINÉTICA: Forças Especiais • FORÇA DE ATRITO: é a força exercida sobre um corpo quando o corpo desliza ou tenta deslizar em uma superfície. A força é sempre paralela à superfície e tem o sentido oposto ao do deslizamento. Em uma superfície ideal, a força de atrito é desprezível. 𝟎 ≤ 𝒇𝒂𝒕𝒆 ≤ 𝒇𝒆𝒎á𝒙 = 𝝁𝒆𝑵 • FORÇA DE ATRITO: é a força exercida sobre um corpo quando o corpo desliza ou tenta deslizar em uma superfície. A força é sempre paralela à superfície e tem o sentido oposto ao do deslizamento. Em uma superfície ideal, a força de atrito é desprezível. FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO 𝒇𝒂𝒕𝒄 = 𝝁𝒄𝑵 FORÇA DE ATRITO CINÉTICO onde: 𝜇 é o coeficiente de atrito CINÉTICA: Aplicação de força • Exercício 5: A figura mostra um bloco D (o bloco deslizante), de massa M = 3,0 kg. O bloco está livre para se mover em uma superfície horizontal rugosa e está ligado, por uma corda que passa por uma polia sem atrito, a um segundo bloco P (o bloco pendente), de massa m = 2,0 kg. As massas da corda e da polia podem ser desprezadas em comparação com a massa dos blocos. Enquanto o bloco pendente P desce, o bloco deslizante D acelera para a direita. Determine (a) a aceleração do bloco D, (b) a aceleração do bloco P, (c) a tração da corda e (d) a velocidade de P em t= 2s. (𝜇𝑐=0,2 e g =10m/s²) • Exercício 5: A figura mostra um bloco D (o bloco deslizante), de massa M = 3,0 kg. O bloco está livre para se mover em uma superfície horizontal rugosa e está ligado, por uma corda que passa por uma polia sem atrito, a um segundo bloco P (o bloco pendente), de massa m = 2,0 kg. As massas da corda e da polia podem ser desprezadas em comparação com a massa dos blocos. Enquanto o bloco pendente P desce, o bloco deslizante D acelera para a direita. Determine (a) a aceleração do bloco D, (b) a aceleração do bloco P, (c) a tração da corda e (d) a velocidade de P em t= 2s. (𝜇𝑐=0,2 e g =10m/s²) CINÉTICA: Aplicação de força Exercício 6:Dois corpos A e B (mA = 6 kg e mB = 4 kg) estão ligados por um fio ideal, conforme a figura. Entre os corpos A e B e a superfície há atrito cujo coeficiente é 0,3. Determine a) a aceleração dos blocos, b) a tração na corda, c) a velocidade dos blocos e o deslocamento dos blocos em 1s depois de iniciado o movimento. Considere g = 10 m/s². Exercício 6:Dois corpos A e B (mA = 6 kg e mB = 4 kg) estão ligados por um fio ideal, conforme a figura. Entre os corpos A e B e a superfície há atrito cujo coeficiente é 0,3. Determine a) a aceleração dos blocos, b) a tração na corda, c) a velocidade dos blocos e o deslocamento dos blocos em 1s depois de iniciado o movimento. Considere g = 10 m/s². CINÉTICA: Aplicação de força Exercício 7: A figura abaixo representa três blocos de massas M1 = 3,00 kg, M2 = 5,00 kg e M3 = 2,00 kg respectivamente. Entre os blocos e o piso que os apoia existe atrito, cujos coeficientes cinético e estático são, respectivamente, 0,10 e 0,15; a aceleração da gravidade vale 10,0 m/s². Se ao bloco 1 for aplicada uma força F horizontal de 20,0 N. Determine a) a aceleração dos blocos, b) a força que o bloco 2 exerce no bloco 3, c) a velocidade dos blocos e d) o deslocamento dos blocos 1s depois de iniciado o movimento. Considere g = 10 m/s2. Exercício 7: A figura abaixo representa três blocos de massas M1 = 3,00 kg, M2 = 5,00 kg e M3 = 2,00 kg respectivamente. Entre os blocos e o piso que os apoia existe atrito, cujos coeficientes cinético e estático são, respectivamente, 0,10 e 0,15; a aceleração da gravidade vale 10,0 m/s². Se ao bloco 1 for aplicada uma força F horizontal de 20,0 N. Determine a) a aceleração dos blocos, b) a força que o bloco 2 exerce no bloco 3, c) a velocidade dos blocos e d) o deslocamento dos blocos 1s depois de iniciado o movimento. Considere g = 10 m/s2. CINÉTICA: Aplicação de força Exercício 8: Na figura, uma corda puxa para cima uma caixa de biscoitos ao longo de um plano inclinado sem atrito cujo ângulo é θ = 30°. A massa da caixa é m = 5,00 kg, e o módulo da força exercida pela corda é T = 25,0 N. Qual é a componente a da aceleração da caixa na direção do plano inclinado? Exercício 8: Na figura, uma corda puxa para cima uma caixa de biscoitos ao longo de um plano inclinado sem atrito cujo ângulo é θ = 30°. A massa da caixa é m = 5,00 kg, e o módulo da força exercida pela corda é T = 25,0 N. Qual é a componente a da aceleração da caixa na direção do plano inclinado? Força centrípeta Umaforça centrípeta acelera um corpo, modificando a direção da velocidade do corpo sem mudar a velocidade escalar. 𝐹𝑐𝑝 = 𝑚 𝑣² 𝑅 CINÉTICA: Aplicação de força Exercício 9: Na figura, um carro passa com velocidade constante por uma colina circular e por um vale circular de mesmo raio. No alto da colina, a força normal exercida sobre o motorista pelo assento do carro é zero. A massa do motorista é de 70,0 kg. Qual é o módulo da força normal exercida pelo assento sobre o motorista quando o carro passa pelo fundo do vale? Exercício 9: Na figura, um carro passa com velocidade constante por uma colina circular e por um vale circular de mesmo raio. No alto da colina, a força normal exercida sobre o motorista pelo assento do carro é zero. A massa do motorista é de 70,0 kg. Qual é o módulo da força normal exercida pelo assento sobre o motorista quando o carro passa pelo fundo do vale?