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Física Geral aula 5

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Física Geral
Professor: Leonardo Felipe Debrino Leite
Curso Agronomia 1 Semestre
S
N
Aula 5: 1ª, 2ª e terceira lei de newton
Objetivo da Aula
Compreender as leis de newton;
Aplicar as leis em formato de cálculo. 
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1ª lei de newton
A Primeira Lei de Newton é chamada de Lei da Inércia. Seu enunciado original encontra-se traduzido abaixo:
“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.”
2ª lei de newton
" Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei da Superposição de Forças ou como Princípio Fundamental da Dinâmica, traduzida de sua forma original, é apresentada abaixo:
“A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é aplicada.”
O que é trabalho?
Trabalho é uma grandeza física que representa a energia transferida quando uma força age sobre um objeto e o desloca em uma determinada distância. 
O trabalho é calculado como o produto da força pela distância percorrida na direção da força. 
O trabalho pode ser positivo, negativo ou nulo, dependendo da direção da força e do deslocamento. 
A unidade de medida do trabalho é o joule (J).
O que é energia?
Energia é uma grandeza física que mede a capacidade de um sistema para realizar trabalho. 
É uma propriedade fundamental do universo e está presente em todas as formas de matéria e energia. 
Existem diferentes tipos de energia, como energia cinética, potencial, térmica, elétrica, entre outras. 
A lei da conservação de energia afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada de uma forma para outra, ou transferida de um corpo para outro.
Fórmula para calcular trabalho
Para o calcular o trabalho de uma força devemos utilizar a fórmula
Onde:
 – trabalho dado em joules;
F – força dada em newtons;
d – deslocamento do corpo dado em metros.
Já para os casos em que a força de aplicação não está paralela com a direção do deslocamento do corpo, precisamos utilizar a fórmula:
Onde:
 – trabalho dado em joules;
F – força dada em newtons;
d – deslocamento do corpo dado em metros;
θ – ângulo entre o eixo de aplicação da força e o eixo de deslocamento do objeto.
Exemplo
Um bloco de 2 Kg é empurrado com velocidade constante por uma distância de 4 m em um piso horizontal e exerce uma força de 7 N
R: 
Um bloco de 2 Kg é puxado com velocidade constante por uma distância de 4 m em um piso horizontal por uma corda que exerce uma força de 7 N fazendo um ângulo de 60º acima da horizontal. Sabendo que Cos(60º) = 0,5. O trabalho executado pela corda sobre o bloco será de?
	
	R: 
Como definir qual tipo de trabalho estamos exercendo
Digamos que estou tentando mover esse bloco até o final:
Sabemos que trabalho é força igual a distância. Porém vamos aprender também como calcular a velocidade no ponto final da distância. Saberiam me dizer como calcular?
Como definir qual tipo de trabalho estamos exercendo
Para acharmos a velocidade final utilizaremos a equação de toricelli:
Sabemos que a velocidade inicial é 0, pois o bloco está em repouso, então nossa equação passa a ficar:
Sabemos também que a aceleração pode ser descrita como força/massa então:
Agora, temos a relação entre força * distância, que é a nossa fórmula de trabalho
Como definir qual tipo de trabalho estamos exercendo
Se reescrevermos essa equação substituindo força e a distância por trabalho, teremos essa equação:
Se isolarmos o trabalho que é o que interessa pra gente, teremos a seguinte equação:
Essa equação é chamada de Energia Cinética
Como definir qual tipo de trabalho estamos exercendo
Agora digamos que eu queira elevar um objeto, neste planeta no caso bola, vamos adotar massa m para a bola e eu tenho que aplicar uma força para suspender. Sabemos que na equação de trabalho temos força vezes a distância. Nos casos de elevação precisamos adicionar a aceleração da gravidade em nossa equação pois existe uma força aqui no planeta terra que empurra todos objetos para o centro, nossa equação fica então:
 
Esse trabalho, chamamos de Energia Potencial gravitacional, ou seja energia em formato de potência sobre atuação da gravidade.
Exemplo para melhor entendimento:
 bola tem massa de ½ kg e estamos elevando ela a uma altura de 4 metros, conforme a figura. Qual é a energia potencial gravitacional ou trabalho que exerceremos na bola?
 
Lei de conservação de energia
Para entrarmos na lei de conservação de energia, precisamos ver alguns aspectos no exemplo anterior. 
Nós vimos que, para a bola chegar a altura de 4 metros, sendo massa dela ½ kg, precisaremos de 19,62 J de energia Potencial Gravitacional. Da pra gente saber qual velocidade que a bola estava descendo, como a única força atuando é a aceleração da gravidade, utilizaremos a lei da conservação de energia. Então nossa equação fica:
Exercícios para treinar
Uma força constante de 20 N produz, em um corpo, um deslocamento de 0,5 m no mesmo sentido da força. Calcule o trabalho realizado por essa força.
Um carrinho é deslocado num plano horizontal sob a ação de uma força horizontal de 50 N. Sendo 400 J o trabalho realizado por essa força, calcule a distância percorrida.
Um carro percorre uma estrada reta e horizontal, em movimento uniforme, com velocidade constante de 20 m/s, sob a ação de uma força de 1800 N exercida pelo motor. Calcule o trabalho realizado pelo motor em 4s.
Uma pedra com massa m=0,10kg é lançada verticalmente para cima com energia cinética EC=20J. Qual a altura máxima atingida pela pedra?
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