Aula 02

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Bases Físicas para 
Engenharia
Aula 2 - Dinâmica – Forças e Leis de Newton
INTRODUÇÃO
Nesta aula, você irá reconhecer as Leis de Newton. Como esta disciplina tem um foco muito maior na compreensão dos 
fenômenos físicos do que na quantificação através de algebrismos, associados a fórmulas ligadas ao modelo 
matemático que os descrevem, essa é uma oportunidade rara de analisar os movimentos sob a ótica das Leis de Newton 
e aumentar o seu grau de percepção e poder de análise dos fenômenos estudados.
Bons estudos!
OBJETIVOS
Relacionar o conceito de força a interações entre os corpos;
Identificar algumas forças notáveis;
Analisar as leis de Newton;
Aplicar as leis de Newton em situações simples.
GRANDEZAS ESCALARES E GRANDEZAS VETORIAIS
Na natureza, há duas categorias de grandezas físicas. São elas:
São aquelas que ficam bem definidas apenas por um valor numérico e uma unidade de medida.
Tempo, comprimento, temperatura, massa, corrente elétrica são exemplos de grandezas escalares.
Existem outras grandezas que, além do valor numérico e de uma unidade de medida, requerem uma orientação, caracterizada por 
uma direção e um sentido.
Força, aceleração, velocidade, deslocamento são exemplos de grandezas vetoriais.
Para representar as grandezas físicas vetoriais é utilizado um ente matemático constituído de módulo (intensidade ou valor 
numérico), uma direção e um sentido. Trata-se de um segmento de reta orientado chamado vetor. Veja um exemplo:
CONCEITO DE FORÇA
Para compreender as causas dos movimentos é preciso conhecer o conceito fundamental de força:
FORÇAS FUNDAMENTAIS DA NATUREZA
Existem interações fundamentais na natureza que, basicamente, podem ser classificadas em quatro grandes grupos:
Força Gravitacional
Decorre da atração mútua entre as massas dos corpos.
Força Eletromagnética
Pertencem a esse grupo tanto as forças elétricas quanto magnéticas.
Força nuclear forte
Garante a coesão dos núcleos atômicos.
Força nuclear fraca
Responsável pelo decaimento beta, processo no qual, por exemplo, um nêutron livre se 
decompõe originando um próton, um elétron e um antineutrino.
A tabela, a seguir, mostra, apenas para se ter uma noção, a intensidade relativa das quatro forças fundamentais:
Todas as demais forças da natureza são derivadas dessas.,Além disso, é importante lembrar que uma interação é um fenômeno que 
sempre envolve um par de corpos e um par de forças de mesma natureza.
FORÇAS NOTÁVEIS
A seguir, veja algumas forças notáveis:
Existe uma diferença entre massa e peso. Observe:
A figura, abaixo, apresenta um exemplo de relação entre massa e peso.
Há uma relação de proporcionalidade direta entre a massa e o peso.
Se triplicamos a massa de um corpo, seu peso também é triplicado. Se dividimos a massa por quatro o mesmo acontece 
com seu peso.
Onde:
g = aceleração da gravidade local
m = massa do corpo
Na Terra, ao nível do mar e em local de latitude 45º g é igual a 9,80665 m/s².
A unidade do Sistema Internacional para medir uma força é o Newton.
Para transportar os operários em uma obra, uma empresa construtora montou um elevador que consiste em uma 
plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção.
A figura mostra, fora de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente para cima com velocidade constante, pelo 
equipamento.
Quando necessário, adote g = 10 m/s².
Preocupada com as normas de segurança, a empresa responsável pelo elevador afixou a placa mostrada a seguir, 
indicando a carga máxima que pode ser transportada por ele.
Considerando-se as unidades de medida estabelecidas pelo Sistema Internacional, quem escreveu os dizeres da placa 
cometeu um erro e, para corrigi-lo, bastaria trocar “600 kg” por:
a) 600000 g
b) 0,6 kgf
c) 60 N
d) 600 N
e) 6000 N
Justificativa
É uma força de contato e tem a característica de ser sempre perpendicular à superfície de contato entre os corpos. Veja 
alguns exemplos:
Fios e cordas são utilizados para puxar ou serem puxados. Um fio tracionado, uma corda esticada, é sempre usado para 
puxar um corpo.
Um fio é chamado de ideal quando sua massa é considerada desprezível ao ser comparada às massas dos demais 
corpos do sistema. Veja um exemplo:
Quando uma força é aplicada sobre uma mola é possível alongá-la ou comprimi-la. Uma vez retirada essa força, se a 
mola voltar ao seu comprimento natural, é considerada uma mola elástica.
Toda mola possui uma capacidade limite de deformação, ou seja, um limite de elasticidade. Uma deformação x 
experimentada por uma mola é diretamente proporcional à força aplicada sobre ela. Veja um exemplo:
A lei de Hooke expressa matematicamente esse comportamento.
Onde: k é a constante elástica da mola, em N/m no Sistema Internacional.
A força resultante de um sistema de forças é uma única que, atuando sozinha, imprime a mesma aceleração que todas 
as outras forças do sistema imprimiriam se agissem em conjunto. As imagens, a seguir, ilustram esse conceito:
Um corpo está em equilíbrio em relação a um referencial quando a resultante das forças que atuam sobre ele é nula. Há 
dois tipos de equilíbrio para um corpo:
Equilíbrio estático
Um corpo está em equilíbrio estático quando se encontra em repouso em relação a um 
referencial.
Equilíbrio dinâmico
Um corpo está em equilíbrio dinâmico quando se encontra em movimento retilíneo e uniforme 
em relação a um referencial.
LEIS DE NEWTON
As leis de Newton descrevem os movimentos dos corpos e representam a base da Mecânica Clássica. Para compreendê-
las, inicialmente, vamos conhecer o conceito de inércia.
No caso de uma colisão, a velocidade de um carro é alterada rapidamente.,
A aceleração de um objeto depende tanto da força resultante exercida sobre ele quanto de sua massa. Observe as 
imagens abaixo:
A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à força que atua sobre ele e tem a mesma direção e o mesmo 
sentido desta força.
Há sempre, em qualquer interação, um par de forças de ação e reação com mesma intensidade e de sentidos opostos. 
Não é relevante tentar identificar qual deve ser a ação e qual deve ser a reação. O importante é perceber que não há 
existência de uma sem a outra.
A imagem, a seguir, ilustra um exemplo dessa relação de forças.
ATIVIDADE
Vamos exercitar o que você aprendeu!
Associe a Coluna I (afirmação) à Coluna Il (lei Física).
Afirmação
1. Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração.
2. Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se machuca porque o chão bate na pessoa.
3. Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate em uma pedra parando. O garoto é, então, lançado para 
frente.
Lei Física
( ) 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação)
( ) 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia)
( ) 2ª Lei de Newton (F = m.a)
A sequência correta é:
a) 1, 2 e 3
b) 3, 2 e 1
c) 1, 3 e 2
d) 2, 3 e 1
e) 3,1 e 2
Justificativa
Você também poderá exercitar os conhecimentos que aprendeu através de uma lista de exercícios que preparamos.
Para acessar à lista, clique aqui (glossário).
Glossário