LEIS DE NEWTON - TEORIA E EXERCÍCIOS RESOLVIDOS-2023-2

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LEIS DE NEWTON
 Qualquer agente capaz de produzir num corpo uma aceleração e/ou uma deformação. 
Força
Imagem: Brooke Novak / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
Imagem: Uwe W. / NASA / Domínio Público
Imagem: Thue / Domínio Público
Onde estão as Forças?
Elas estão presentes em todas as situações cotidianas. Até mesmo onde você nem imagina. Sempre há um tipo de força envolvida num fenômeno. 
. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de força é o newton (N)
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Por que os objetos começam 
a se mover?
O que faz um corpo cair 
em direção à terra?
O que faz com que um objeto em movimento altere a sua velocidade?
O que faz com que um corpo deixe de exercer um movimento?
Imagem: Skydive Miami / Norcal21jg / Public Domain
Imagem: Devizesbowmen / Jethrothompson / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
O que é uma FORÇA?
No sentido mais simples, é um empurrão ou puxão. Num sentido macroscópico, podem ser forças de contato ou de ação a distância.
Exemplos de forças de contato:
Competidores de cabo de guerra
Chute numa bola
Colisão frontal de carros
Imagem: Tug of War / Sumith Meher / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Imagem: World's Favorite Sport / Rama V / Creative Commons Attribution 2.0 Generic 
Imagem:Verkehrsunfall / Ahellwig / Public Domain
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Exemplos de forças de ação a distância:
Newton elaborou três leis do movimento, conhecidas como as três leis de Newton. Vamos falar sobre leis: A primeira lei, a da Inércia, a segunda Princípio Fundamental e a terceira lei, a lei da Ação e Reação.
Força gravitacional
Força magnética
Força elétrica
Imagem: Fuji apple / Scott Bauer / Public Domain
Imagem: Static Slide / Pieter Kuiper / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
Imagem:Ferrofluid in magnetic field / Steve Jurvetson /  Creative Commons Attribution 2.0 Generic
Classificação das Forças
Forças de Contato: são forças que surgem no contato de dois corpos.
Ex.: Quando puxamos/empurramos um corpo.
Imagem: Stougard / GNU Free Documentation License
Imagem: Tsar Kasim / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Forças de Campo: são forças que atuam à distância, dispensando o contato.
Ex.: Ímã e um metal, Satélite e Terra.
Classificação das Forças
Imagem: Zureks / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication
Imagem: NASA / Domínio Público
Instrumento utilizado para medir força
 Dinamômetro
Imagem: Tano4595 / GNU Free Documentation License
Força Resultante
Soma vetorial das forças atuantes sobre um corpo. 
A Força resultante pode ser pensada como uma força que “substitui” todas as outras, realizando o mesmo trabalho.
Força Resultante
1º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO E SENTIDO.
A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é obtida pela SOMA das intensidades das forças atuantes.
O SENTIDO DA FORÇA RESULTANTE é o mesmo das outras forças atuantes.
Força Resultante
2º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO mas em SENTIDOS OPOSTOS.
A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é dada pela DIFERENÇA das intensidades das forças atuantes.
O SENTIDO DA FORÇA RESULTANTE é o mesmo do da MAIOR FORÇA atuante.
Força Resultante
3º Caso: Forças PERPENDICULARES.
A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é obtida pelo TEOREMA DE PITÁGORAS.
2ª Lei de Newton:
“Princípio Fundamental da Dinâmica”
“A mudança do estado de movimento de um corpo é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força foi imprimida” 
(Isaac Newton - Principia)
Imagem: Tsar Kasim / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
F=1N
a=1m/s²
m =1kg
No sistema internacional, Força é dada em newtons (N)
A força de 1N é a força que aplicada em um corpo de massa 1kg. 
Provoca uma aceleração de 1m/s²
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14
Determine a aceleração de um bloco de massa 2 kg e que desliza, num plano horizontal sem atrito, nas situações
indicadas abaixo:
=m.a
Uma partícula de massa 0,20 kg é submetida à ação das forças F1, F2, F3 e F4, conforme indica a figura. Determine a aceleração da partícula. 
FR= m.a
= 0,2 .a a= /0,2 =11,18 m/s2 
Sobre uma superfície plana, horizontal e sem atrito, encontra-se apoiado um corpo de massa 2,0 kg, sujeito à ação das forças F1 e F2. As intensidades de F1 e F2 são, respectivamente, 8 N e 6 N. Determine a aceleração com que esse corpo se movimenta
FR 2= (F1)2+(F2)2 =   FR 2 = 82 + 62 FR 2 = 100
FR = 10 N
FR = m.a => 10 = 2,0.a => a = 5,0 m/s2
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
I Lei de Newton: A lei da inércia
Def.: “Se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração.” HALLIDAY, 2008.
Em outras palavras, se um corpo está em repouso, permanecerá um repouso. Se está em movimento retilíneo uniforme, continua com a mesma velocidade (mesmo módulo e orientação). A inércia, portanto, é uma propriedade que os corpos possuem de resistir à mudança de seu estado de movimento. Para mudar a velocidade de um corpo, é preciso aplicar uma força sobre ele (1).
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FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Existem muitas situações do cotidiano em que podemos visualizar essa propriedade da matéria.
Por que, quando estamos em um barco viking e ele anda bruscamente, sentimos nosso corpo sendo lançado para trás?
Isso acontece porque o nosso corpo possui uma velocidade em relação ao solo. O barco anda, mas a tendência dos passageiros é, devido à inércia, ficar onde estava
Da mesma forma, se estivéssemos parados e a barca começasse o movimento, sentiríamos o nosso corpo sendo lançado para frente, pois a tendência seria manter o sentido da velocidade.
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Imagem: Fuji apple / Nemencha / Creative Commons Attribution-Share Alike 1.0 Generic
O princípio da inércia também explica porque as pessoas se ferem em acidentes automobilísticos. O uso do cinto de segurança tenta minimizar o efeito da inércia, ao projetar alguém contra o para-brisas de um carro numa colisão, fixando as pessoas ao veículo.
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Imagem: Seatbelt CU / Jusmar / Domínio Público
Muitas campanhas educativas vêm sendo feitas, recentemente, no intuito de conscientizar os motoristas e passageiros, sobre a importância do uso do cinto de segurança também no banco de trás.
Você pode perceber o quanto a física está presente no nosso dia a dia?
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Imagem: Holden EK back seat / Steve Jackson JRG / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
III Lei de Newton: Ação e Reação
Def.: A toda ação há, sempre oposta, uma reação igual, ou as ações mútuas de dois corpos, um sobre o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias. (Newton)
Imagem: Skaters showing newtons third law / Benjamin Crowell / GNU Free Documentation License
Se um corpo A exerce sobre um corpo B uma força FA-B , então o corpo B também exerce sobre o corpo A uma força FB-A , de modo que essas duas forças têm o mesmo módulo, a mesma direção e sentidos opostos.
Logo,
F A-B = ̶ F B-A 
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
F A-B
F B-A
De acordo com Newton, as forças aparecem sempre aos pares; elas são interações entre corpos. Newton chamou esse par de forças de Ação e Reação.
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
2ª Lei de Newton:
“Princípio Fundamental da Dinâmica”
“A mudança do estado de movimento de um corpo é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força foi imprimida” 
(Isaac Newton - Principia)
Imagem: Tsar Kasim / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
F=1N
a=1m/s²
m =1kg
No sistema internacional,Força é dada em newtons (N)
A força de 1N é a força que aplicada em um corpo de massa 1kg. 
Provoca uma aceleração de 1m/s²
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O fato de ação e reação terem o mesmo módulo não significa que elas terão o mesmo efeito, isto é, não significa que necessariamente produzirão a mesma aceleração, pois a aceleração de cada corpo vai depender de sua massa (2).
Par ação-reação envolvendo corpos de massas diferentes.
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
F A-B
F B-A
A
B
FÍSICA, 1º ANO
Lei da inércia e lei da ação e reação
Exemplos de situações envolvendo a terceira lei de Newton:
De acordo com a terceira lei de Newton, tente explicar como os foguetes são lançados.
Imagem: Space Shuttle Columbia launching / Fir0002 / Public Domain
Imagem: Spaceswhip HallOfScience / GK tramrunner229 / GNU Free Documentation License
Força Peso
“Todos nós estamos “presos ao chão” por causa da existência de uma Força de Atração do Campo Gravitacional da Terra que nos puxa na vertical, para baixo, com a aceleração gravitacional... O Peso é uma força de campo que atua no campo gravitacional de um corpo celeste, que tem sempre o sentido de aproximar o objeto que está sendo atraído para o centro desse corpo”.
KAZUHITO, Yamamoto. FUKE, Luiz Felipe. Física para o Ensino Médio. Saraiva. 2010.
Sendo m a intensidade da massa do objeto e g, a da aceleração da gravidade, seu peso é determinado pelo Princípio Fundamental da Dinâmica.
Forças Importantes
Imagem: Oleg Alexandrov / Domínio Público
Na Terra, num local em que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, um corpo pesa 98 N. Esse corpo é, então levado para a Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1,6 m/s2. Determine a massa e o peso desse corpo na Lua. 
Exemplo 
Resolução
Sabemos que:
P = m.g  Na Terra: 98 = mT.9,8
Logo: mTerra = 10 kg = mLua
Então: P = m.g  Na Lua: PLua = 10.1,6
Logo: PLua = 16 N
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Força Peso
Forças Importantes
Lembre-se:
A Força Peso é SEMPRE VERTICAL PARA BAIXO em relação à Terra.
Em deslocamentos horizontais ou repouso, a força resultante vertical é zero. Nesse caso, N = P.
Força Normal
É a força de reação que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado.
Forças Importantes
Ela tem esse nome por sempre formar um ângulo de 90º com a superfície.
Imagem: Stannered / Domínio Público
Força Normal
Forças Importantes
Lembre-se:
A Força Normal é SEMPRE PERPENDICULAR à superfície de apoio.
Pois o corpo não está apoiado em nenhuma superfície
Força de Tração
É a força que é aplicada pelos fios (cordas, tirantes, cabos, etc.) para puxar algum corpo.
Forças Importantes
Um fio transmissor de força é considerado ideal quando ele é INEXTENSÍVEL, FLEXÍVEL E DE MASSA DESPREZÍVEL.
Imagem: Tsar Kasim / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Imagem: Tech. Sgt. Dan Neely / U.S. Air Force / Domínio Público
Táticas para resolução de problemas
Faça um esquema/desenho simples da situação.
2. Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada corpo.
Lembre-se de que:
Se o corpo tem massa, existirá uma Força Peso. P = mg
Se o corpo está em contato com a superfície, terá uma Força Normal perpendicular à superfície.
Se existem fios puxando corpos, existirão Forças de Tração.
3. Ache as componentes de cada força
4. Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas.
A figura abaixo mostra três caixotes com massas m1 = 45 kg, m2 = 22 kg e m3= 33 kg apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força horizontal de intensidade 50 N empurra os caixotes para a direita. Determine:
Exemplo 01
m1
m2
m3
F
Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?
b) Ache a força exercida por m2 em m3.
c) Ache a força exercida por m1 em m2. 
Resolução
Seguindo os passos anteriores, conseguiremos resolver o problema sem dificuldade.
Faça um esquema/desenho simples da situação. Nesse caso, já foi feito pela própria questão:
m1
m2
m3
F
 Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada um deles.
m1
m2
m3
Resolução
 Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direção diferente desse sistema. Nesse caso, todas as forças estão na direção dos eixos coordenados.
Resolução
Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo
Resolução
Aplicando a 2ª Lei de Newton (FR = m.a) para cada corpo, temos:
CORPO 1: F – F21 = m1.a
CORPO 2: F12 – F32 = m2.a
CORPO 3: F23 = m3.a
Somando as três equações.
Pelo Princípio da Ação e Reação, sabemos que: F12 = F21 e F23 = F32, Logo:
F = (m1 + m2 + m3).a
a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?
c) Ache a força exercida por m1 em m2. 
F21 = F12 = 27,5 N
F – F21 = m1.a  50 – F21 = 45.0,5  – F21 = 22,5 – 50  – F21 = –27,5
Utilizando a 1ª equação passada, temos que:
Resolução
F23 = m3.a  F23 = 33.0,5  F23 = 16,5 N = F32
Utilizando a 3ª equação passada, temos que:
b) Ache a força exercida por m2 em m3.xx
Dois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 2 kg e 3 kg, estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. Uma força horizontal F, de intensidade constante F = 10 N, é aplicada no bloco A. Determine:a) a aceleração adquirida pelo conjunto;
b) a intensidade da força que A aplica em B 
Três corpos A, B e C de massas mA = 1 kg, mB = 3 kg e mC =6 kg estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa. A força horizontal F, de intensidade constante F = 50 N, é aplicada ao primeiro bloco A. Determine: a) a aceleração adquirida pelo conjunto;
b) a intensidade da força que A exerce em B;
c) a intensidade da força que B exerce em C. 
Na figura abaixo, os blocos A de massa mA = 6,0 kg e, está apenas encostado no corpo B. Ambos repousam sobre um plano horizontal perfeitamente liso. A partir de um dado instante, exerce-se em A uma força horizontal F .Sendo a aceleração do conjunto 2 m/s2 e a força de contato entre os corpos A e B igual a 4 N, determine a massa corpo B e a intensidade da força F.
 
 4=2mb mb=4/2 mb= 2 kg
FAB=FBA=4N
01) Dois blocos, A e B, mostrados na figura abaixo e de massas iguais a 2 kg e 3 kg, respectivamente, encostados um no outro, são movidos pela ação de uma força de 15 N sobre o bloco A. Determine a aceleração dos blocos e a intensidade da força que o corpo A faz sobre o corpo B.
02) Dois corpos de massas mA = 6 kg e mB = 4 kg estão sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa. Uma força horizontal de intensidade constante é aplicada de forma a empurrar os dois corpos. Sendo a aceleração adquirida pelo conjunto 0,4 m/s2 determine
A intensidade da força F 
A intensidade da força de contato entre os corpos A e B.
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