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DINÂMICA – AS FORÇAS Todo movimento e toda alteração de um movimento têm uma causa, designada pelo nome de força. A parte da Mecânica que estuda as relações entre os movimentos e as forças que os produzem ou os modificam, é chamada de Dinâmica. Para a Dinâmica, força é a interação dos corpos, que produz variação de sua velocidade ou provoca deformação deles. Efeitos das forças Os efeitos causados por uma força podem ser considerados em dois grupos: 1. Efeito estático: é o efeito produzido por uma força quando aplicada a um corpo, alterando suas dimensões ou sua forma. Ele causa, portanto, deformação do corpo. 2. Efeito dinâmico: é o efeito produzido por uma força quando aplicada a um corpo, modificando seu estado de movimento. Ele causa, portanto, aceleração. As Forças da Dinâmica Se houver interação entre os corpos, pode-se identificar dois grupos de forças na natureza: 1. Forças de contato: a interação existe apenas no momento do contato entre os corpos. Cessando o contato, a força se anula. 2. Forças de campo: a interação ocorre a distância, sem necessidade de contato entre os corpos envolvidos. A região do espaço onde se verifica interação é o campo de força. ELEMENTOS DE UMA FORÇA Os elementos característicos de uma força são: · Intensidade ou módulo: representa a quantidade de força aplicada, é portanto, o valor da força. · Direção: é a reta na qual o corpo sofre a ação da força. · Sentido: é a orientação da força. · Ponto de aplicação: é o lugar onde a força está atuando. Para medir a intensidade de uma força, usamos o dinamômetro (dínamo = força; metro = medida). No Sistema Internacional de unidade (SI) a unidade de força é o Newton (N). Sistema de Forças Em geral, todo corpo sofre a ação de mais de uma força. O conjunto de forças que agem no corpo recebe o nome de sistema de forças. As forças componentes do sistema, ou seja, as forças que formam o sistema, podem admitir como resultado final uma força imaginária denominada força resultante (Fr) ou (R). A determinação da intensidade da resultante ocorre em duas possibilidades: · Se o sentido for o mesmo: basta somar a intensidade de cada força. A direção e o sentido serão os das forças. R = F1 + F2 · Se os sentidos forem opostos: basta realizar a subtração. A direção é a mesma das forças e o sentido será o da maior. R = F1 – F2 PRINCÍPIOS DA DINÂMICA PRINCÍPIO DA INÉRCIA OU PRIMEIRA LEI DE NEWTON Todo corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força seja aplicada por ele. E essa tendência que os corpos possuem de conservar o seu estado de repouso ou de movimento dá-se o nome de inércia. PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA OU SEGUNDA LEI DE NEWTON Para que um corpo em repouso entre em movimento, é preciso que lhe seja aplicada uma força. Da mesma forma, para que um corpo altere seu movimento, mudando de direção ou variando sua velocidade, também é necessária a aplicação de uma força. Um corpo em repouso não se move sem que seja puxado ou empurrado por outro corpo, assim como é necessária uma força para parar um corpo ou diminuir a sua velocidade. Da mesma forma, se um corpo estiver em movimento retilíneo, será necessária uma força lateral para modificar a sua direção. Essa relação constitui a Segunda Lei de Newton e estabelece que a força é igual ao produto da massa pela aceleração. Assim, representando a força por F, a massa do corpo por m e a aceleração por a, temos: F = m·a A unidade de massa do Sistema Internacional de Unidades (SI) é o quilograma (Kg) e a unidade de força é o Newton (N). PRINCÍPIO DA AÇÃO E REAÇÃO OU TERCEIRA LEI DE NEWTON O princípio da ação e reação constitui a Terceira Lei de Newton, que pode ser enunciada assim: “Quando uma força é aplicada a um corpo, este reage com uma força de mesma intensidade e mesma direção, mas em sentido contrário”. As forças de ação e reação estão sempre presentes entre a Terra e todo o corpo próximo à sua superfície: a Terra atrai o corpo e o corpo atrai a Terra. A atração entre o corpo e a Terra é mútua, portanto. A força com que a Terra atrai um corpo é o peso desse corpo na Terra. Essa atração depende da massa do corpo e da distância entre ele e a superfície da Terra. Para se calcular a força Peso temos: P = m·g Para efeito de estudo, costuma-se adotar 9,8 m/s2, como o valor médio da aceleração da gravidade, para corpos situados próximos à superfície terrestre.