Explicação das tres leis de Newton

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Instituto de Geociências e Engenharias / Faculdade de Engenharia Civil
FÍSICA GERAL 1
Discentes: Márcia Guedes Machado
Objetivo:
Tem o objetivo de compreender os fenômenos físicos relacionados ao Movimento e à
força. oferecer uma proposta de ensino de Física para ser aplicada com o propósito de melhorar a
qualidade do ensino de Física.
Primeira Lei de Newton, um corpo em repouso persiste em seu estado de repouso, e um
corpo em movimento permanece em movimento constante ao longo de uma linha reta, a
menos que uma força externa aja sobre ele.
A inércia é uma propriedade de um corpo que tende a preservar o estado de repouso desse
corpo quando está em repouso ou a manter o movimento de um corpo quando está em movimento.
A massa do corpo é uma medida de sua inércia.
Exemplo:
Considere um passageiro parado em um ônibus que está viajando com velocidade
constante ao longo de uma rodovia reta. Quando o motorista pisa repentinamente no freio, o
passageiro é lançado para frente. De acordo com a primeira lei do movimento de Newton, o
passageiro mantém seu estado de velocidade constante a menos que seja influenciado por uma
força externa. Para evitar ser jogado para frente, o passageiro tenta agarrar uma parte do ônibus
para segurá-lo.
Duas partes da primeira lei de Newton:
A primeira lei de Newton se aplica aos corpos em repouso e aos corpos em movimento.
Corpo Em Repouso:
Vamos usar um objeto sobre uma mesa como nosso exemplo. De acordo com a primeira
lei do movimento, esse objeto permanecerá em repouso. Este estado de repouso só pode ser
alterado pela aplicação de uma força externa sobre o corpo, tal que é uma força resultante. O
corpo sofre a ação de duas forças quando está sobre a mesa: são o seu peso e a reação ascendente
exercida pela mesa. Mas essas duas forças sozinhas têm um resultado zero, o que significa que há
zero força
resultante sobre o objeto. A lei implica que a menor força resultante sobre o objeto o moverá.
Fonte:https://images.saymedia-content.com/isaac-newtons-three-laws-of-motion.webp
1-Na figura acima, letra (A) o bloco de peso W é colocado sobre uma superfície lisa e sofre a
ação de duas forças horizontais iguais e opostas F. A resultante de todas as forças no bloco é zero,
portanto, não há força resultante. De acordo com a primeira lei, o bloco permanecerá em repouso.
2-Na figura (B) acima, o mesmo bloco é colocado sobre uma superfície rugosa. Seu peso W é
equilibrado pela reação ascendente R da superfície. Uma única força F é aplicada ao bloco, mas o
bloco não se move. Como a superfície é áspera, há uma força de atrito retardadora que é
direcionada para a esquerda e que equilibra a força F. Assim, todas as forças formam um sistema
de forças em equilíbrio. Não há força resultante sobre o bloco e ele permanecerá em repouso.
Numa experiência de estar em um ônibus, que está parado. Nosso corpo também está em
repouso. Quando o ônibus começa de repente, parece que somos jogados para trás. Somos jogados
para trás em relação ao ônibus, que está se movendo para frente. No que diz respeito ao solo, no
entanto, estamos tentando manter nossa posição em repouso.
Corpo em movimento
Quanto à segunda parte da primeira lei do movimento de Newton, considere um corpo em
movimento. Isso significa que ele se moverá a uma velocidade constante em uma direção fixa, a
menos que seja influenciado por uma força externa resultante. O estado do movimento uniforme
pode mudar de uma das três maneiras listadas abaixo:
A velocidade é alterada, mas a direção da velocidade permanece constante. A direção da
velocidade é alterada, enquanto a velocidade permanece constante.
Fonte:https://images.saymedia-content.com
A Figura A acima mostra um bloco se movendo para a direita com velocidade inicial v o .
Quando a força F é direcionada para a esquerda do bloco, a velocidade aumenta em magnitude,
mas a direção do movimento não é alterada. Isso é verdade sempre que a força está na mesma
direção que a velocidade.
Na Figura B , a força é perpendicular à direção do movimento. Apenas a direção da velocidade é
alterada, e a magnitude permanece.
Na Figura C, a força não é paralela à direção da velocidade nem perpendicular a ela. Tanto a
magnitude quanto a direção da velocidade são alteradas.
A força de atrito
A força de atrito é difícil de remover em qualquer objeto. Mesmo um objeto como um
avião voando pelo ar encontra resistência do ar. É por isso que os objetos não se movem
continuamente se nenhuma força estiver agindo sobre o corpo. Depois que um corpo é colocado
em movimento, ele eventualmente parará devido à força retardadora do atrito. No entanto,
seguindo o pensamento de Galileu, o atrito às vezes pode estar ausente, caso em que um corpo já
em movimento continuará a se mover indefinidamente a uma velocidade constante ao longo de
uma linha reta.
Segundo a lei de Newton, a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à
força exercida sobre ele e tem a mesma direção que a força.
A segunda das três leis do movimento de Newton também é conhecida como a lei da
massa e da aceleração.
A equação F = ma é provavelmente a equação mais usada em mecânica. Ela afirma que a
força resultante sobre um corpo é igual à massa multiplicada pela aceleração. A equação é válida
desde que as unidades apropriadas sejam usadas para a força, a massa e a aceleração. Ambos os
lados da equação envolvem quantidades vetoriais. Está implícito que eles devem ter a mesma
direção em que a aceleração é a mesma direção que a força aplicada. Como a aceleração está na
mesma direção que a mudança na velocidade, segue-se que a mudança na velocidade devido à
força aplicada também está na mesma direção que a força.
A equação a = F/m diz que a aceleração produzida é proporcional à força resultante é
inversamente proporcional à massa. Também pode ser escrito como m = F/a. Esta equação diz
que a massa de um corpo é a razão entre a força aplicada e a aceleração correspondente. Esta é
também a definição de massa inercial em termos das duas grandezas que podem ser medidas.
Fonte: https://images.saymedia-content.com//isaac-newtons-three-laws-of-motion.webp
O corpo sofre a ação de duas ou mais forças
A segunda lei diz que a aceleração tem a mesma direção que a força resultante. Por força
resultante queremos dizer a resultante de todas as forças que atuam sobre o corpo. A figura acima
mostra um corpo de massa (m) sob a ação de três forças. A resultante dessas forças é a força
resultante sobre o corpo, e a aceleração produzida será ao longo da direção dessa resultante.
Terceira Lei do Movimento de Newton, para cada ação, há uma reação igual e oposta.
As duas primeiras leis do movimento de Newton referem-se a corpos únicos. Essas duas
leis são leis do movimento. A terceira de Newton não é uma lei do movimento, mas uma lei das
forças.
A terceira lei do movimento de Newton postula que para cada força aplicada, há sempre
uma reação igual e oposta. Ou, se um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo corpo exerce
uma força igual e oposta sobre o primeiro. Não é possível exercer uma força sobre um corpo sem
uma reação, e a reação exercida pelo corpo é exatamente igual à força aplicada ao corpo, nem
mais nem menos.
Fonte:https://isaac-newtons-three-laws-of-motion.webp
Figura A: Um bloco é colocado sobre uma mesa. Duas forças iguais e opostas são mostradas, F e
-F. Essas duas forças são exercidas pelo bloco e pela mesa uma sobre a outra. Qual é a ação e do
que a reação depende depende de qual corpo está sendo considerado. Se tomarmos o tampo da
mesa como o corpo, então F é a ação e -F a reação. A ação é a força sobre o corpo em
consideração, enquanto a reação é a força do corpo sobre algum outro corpo.
Figura B: Um martelo está enfiando uma estaca no chão. Os dois corpos estão em contato apenas
durante um curto intervalo, e ambos podem estar se movendo juntos. Em qualquer instante
durante um curto intervalo de contato, a ação e a reação são iguais, mesmo que a estaca esteja
sendo cravada no solo. Se o martelo é tomado como corpo,a ação é -F e a reação do martelo é F.
Por outro lado, se o pino é tomado como corpo, a ação sobre ele é F e a reação é - F. (Há também
outro par de forças de ação-reação entre o pino e o solo, mas estamos falando apenas do par de
corpos martelo-estação.)
Figura C: Um corpo terrestre está caindo em direção à superfície da Terra. Quando o corpo cai,
está sendo atraído pela terra, ou está sendo puxado pela terra. Como não podemos ver o
movimento da Terra, a possibilidade de uma força agindo sobre a Terra não nos ocorre.
Figura D: Um homem está encostado em uma parede. A ação na parede é a força F, e a reação da
parede é a força -F. A reação da parede pode ser apenas tanto quanto a força aplicada a ela. Parece
estranho que a parede esteja empurrando o homem, embora vejamos o homem empurrando.
Figura E: Dois ímãs com seus pólos norte estão voltados um para o outro. No magnetismo, pólos
semelhantes se repelem. A força repulsiva exercida por um ímã sobre o outro é igual e oposta à
força repulsiva exercida pelo segundo ímã sobre o primeiro. Isso é verdade mesmo que um ímã
seja mais forte que o outro.
Figura F: A terceira lei é aplicada em larga escala ao sistema sol-terra. Também foi mostrado por
Newton que a Terra é mantida em sua órbita ao redor do Sol pela atração do Sol pela Terra. Ao
mesmo tempo, a terra também atrai o sol com uma força igual e oposta.