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* * * LEIS DE NEWTON * * * É uma grandeza escalar relacionada com a resistência de um corpo a uma variação do seu vetor velocidade quando sujeito a uma força externa. Unidade no SI: kg Instrumento: balança. MASSA * * * É a grandeza vetorial que surge da interação entre os corpos. Ela é capaz de causar, impedir ou alterar o movimento de um corpo, podendo deformá-lo. Exemplo: o chute de uma bola. FORÇA * * * Unidade: Newton (N). Instrumento: dinamômetro. FORÇA * * * TIPOS DE FORÇA Quanto à natureza, uma força pode ser: Contato: é aquela que para existir precisa que um corpo encoste no outro. Exemplos: atrito, normal, empuxo etc. Campo: é aquela que não precisa do contato para sua existência, atuando a longo alcance. Exemplos: peso, magnética, elétrica. * * * Peso: é a força com que a Terra nos atrai. Normal: é a força de compressão entre duas superfícies. A Normal é sempre perpendicular à superfície ! FORÇAS PESO E NORMAL Qual a relação entre N e P em um plano inclinado? * * * Plano inclinado: corpo em equilíbrio * * * 1a lei de Newton A 1a lei de Newton também pode ser enunciada assim: Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que compelido a modificar este estado pela ação de forças agindo sobre ele. Um corpo encontra-se em repouso em apenas um sistema de referência inercial em particular! Conseqüência: O sistema de referência de um observador para o qual a 1a lei de Newton é válida é um sistema de referência inercial! * * * Exemplo… Observadores em diferentes sistemas inerciais concordam entre si sobre a resultante de força agindo sobre o corpo * * * Sistema Inercial de Referência Um sistema inercial de referência é aquele em que a 1a Lei de Newton é válida, ou um sistema em que a = 0 para qualquer objeto com FR = 0. Qualquer sistema que acelere em relação a um sistema inercial de referência é um sistema não-inercial. Qualquer sistema que se mova com velocidade constante em relação a um sistema inercial é também um sistema inercial. * * * PRIMEIRA LEI DE NEWTON (Inércia) O vetor velocidade (módulo, direção e sentido) de um corpo permanece constante se a resultante das forças externas que atuam sobre ele for nula. A inércia de um corpo está relacio-nada com sua massa. * * * 1a Lei e o cinto de segurança * * * O cinto de segurança e o air-bag são usados para segurar o nosso corpo em freadas, colisões ou movimentos bruscos. * * * Para encaixarmos um martelo no cabo, batemos o cabo contra uma superfície rígida. Por quê? * * * EXERCÍCIO Um objeto está sujeito às forças F1, F2 e F3, exercida por três outros objetos. Qual a força resultante sobre esse objeto? Dados: Solução: Como é a representação geométrica desses vetores? * * * SEGUNDA LEI DE NEWTON Unidades: m = kg a = m/s2 FR = Newton(N)=kg.m/s2 Os vetores FR e a têm, necessariamente, a mesma direção e o mesmo sentido. * * * SEGUNDA LEI DE NEWTON Velocidade: é a variação da posição com o tempo, ou seja, é a derivada temporal da posição. Aceleração: variação da velocidade com o tempo, ou seja, é a derivada temporal da velocidade. * * * SEGUNDA LEI DE NEWTON * * * DEFINIÇÃO DE 1N 1N é a força capaz de oferecer uma aceleração de 1m/s² em um corpo com massa igual a 1kg. * * * FORÇA PESO Se um corpo estiver em queda livre (sem resistência do ar) a única força que nele atua é o seu peso. Peso e massa não são a mesma coisa! * * * FORÇA PESO Qual a massa de um corpo cujo peso é igual a 1N na superfície da Terra? Considere g = 10m/s2. * * * GRAVIDADE NA SUPERFÍCIE TERRESTRE * * * GRAVIDADE NA SUPERFÍCIE TERRESTRE * * * GRAVIDADE NAS PROXIMIDADES DA TERRA * * * TERCEIRA LEI DE NEWTON (Ação e Reação) Para toda Ação há uma Reação, de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário. Características da Ação e Reação: são simultâneas. não atuam no mesmo corpo. têm a mesma natureza (contato, elétrica, magnética etc). * * * TERCEIRA LEI DE NEWTON (Ação e Reação) Exemplo: Um corpo está apoiado na mesa. As forças P e N formam um par de Ação e Reação? As forças P e N não formam um par de Ação e Reação porque atuam no mesmo corpo e não são de mesma natureza. Elas formam um par de forças de equilíbrio. As reações de P e N estão na Terra e na superfície da mesa, respectivamente. * * * EXERCÍCIO 1 Admita que sua massa seja 60kg e que você esteja sobre uma balança, dentro de um elevador. Se a balança é calibrada em kgf, qual sua indicação se o elevador descer acelerado com a = 3,0m/s2? * * * EXERCÍCIO 2 O corpo apresentado na figura está pendurado, por uma corda, ao teto de um elevador, que sobe em movimento desacelerado com a = 1,0m/s2. Qual a tração na corda? * * * EXERCÍCIO 3 No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração no fio. Despreze os atritos e considere a polia e o fio ideais. * * * EXERCÍCIO 4 No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração no fio. Despreze os atritos e considere fio ideal. * * * EXERCÍCIO 5 No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração nos dois fios. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais. * * * EXERCÍCIO 6 No esquema apresentado, despreze os atritos e considere a polia e o fio ideais. Determine: a) a aceleração dos corpos. b) a tração no fio que une A e B. c) a tração no fio que une O e C. * * * EXERCÍCIO 7 No esquema apresentado, os três corpos possuem a mesma massa m. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais. Determine a aceleração dos blocos A, B e C e o sentido de seus movimentos. * * * EXERCÍCIO 8 No esquema apresentado, determine as trações T1 e T2, supondo o sistema em equilíbrio. * * * EXERCÍCIO 9 No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e as trações nos fios. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais. * * * EXERCÍCIO 10 No esquema apresentado, determine as trações T1 a T5 supondo o sistema em equilíbrio. Despreze os atritos e considere as polias e o fio ideais. Considere M = 10kg * * * EXERCÍCIO 11 No esquema apresentado, determine a força que o homem de cima faz para sustentar o homem de 80kg pendurado no balanço. * * * EXERCÍCIO 12 Uma criança criativa de 320N quer alcançar uma maçã em um árvore sem subir nela. Sentada em um banco ligado a uma corda que passa por uma polia sem atrito, ela puxa a extremidade livre da corda de maneira que o dinamômetro indica 250N. O peso do banco é 160N. A criança alcançará a maçã? Qual sua aceleração? * * * EXERCÍCIO 13 Um enfeite de ímã está preso na porta de uma geladeira. A força que impede o enfeite de cair é: A - a força magnética B - a força de atrito C - o seu peso D - a força normal E - a força elétrica * * * EXERCÍCIO 14 Um bloco é abandonado em um plano inclinado, conforme a figura. Despreze o atrito entre o bloco e a superfície. Determine: a) o peso do bloco. b) a força normal no bloco. c) a força resultante no bloco. d) a aceleração do bloco. Dados: m = 4,0kg g = 10m/s² 30° * * * Forças de atrito Leonardo da Vinci (1452 – 1519): um dos primeiros a reconhecer a importância do atrito no funcionamento das máquinas. Leis de atrito de da Vinci: A área de contato não tem influência sobre o atrito Dobrando a carga de um objeto o atrito também é dobrado * * * Forças de atrito Leonardo da Vinci (1452 – 1519) Guillaume Amontons (1663 – 1705): redescoberta das leis de da Vinci atrito é devido à rugosidade das superfícies Charles August Coulomb (1736 – 1806): atrito proporcional À força normal e independente da velocidade. Lei de Amontons-Coulomb: * * * Atritos estático e cinético Ausência de forças horizontais:repouso Força de atrito estático máxima * * * Atritos estático e cinético II Os coeficientes de atrito depedendem das duas superfícies envolvidas O coeficiente de atrito cinético independe da velocidade relativa das Superfícies. * * * Coeficientes de atrito www.physlink.com/Education/AskExperts materiais Aço/aço 0.74 0.57 Alumínio/aço 0.61 0.47 Cobre/aço 0.53 0.36 Madeira/madeira 0.25-0.50 0.20 Vidro/vidro 0.94 0.40 Metal/metal(lubrificado) 0.15 0.06 Gelo/gelo 0.10 0.03 juntas de ossos 0.01 0.003 * * * Como medir forças de atrito: método do dinamômetro Placa presa Limiar do movimento: * * * Como medir forças de atrito: plano inclinado Plano inclinado para aulas de fisica (1850) * * * Exemplo 1: Um automóvel move-se ao longo de uma estrada reta e horizontal com velocidade v0 = 72 km/h. O motorista trava e pára o carro sem derrapar. Se o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a estrada é µe = 0,6, qual a menor distância de travagem? * * * Exemplo 2: A é um bloco de 4,4 kg e B é um bloco de 2,6 kg. Os coeficientes de atrito estático e atrito cinético entre A e a mesa são 0, 1 8 e 0, 15 respectivamente. a) Determine a massa mínima de um bloco C que deve ser colocado sobre A para impedi-lo de deslizar. b) O bloco C é repentinamente retirado de cima de A. Qual é a aceleração de A? * * * Exemplo 3: O corpo A mostrado na figura é constituído de material homogêneo e tem massa de 2,5 kg. Considerando-se que o coeficiente de atrito estático entre a parede e o corpo A vale 0,40 e que g = 9,8 m/s², calcule o valor mínimo da força F para que o corpo fique em equilíbrio. F P Fat N * * * Exemplo 4: Um bloco de massa m2 = 4kg é colocado em cima de outro de massa m1 = 5kg. Para fazer o bloco de cima deslizar sobre o de baixo, que é mantido fixo, uma força horizontal de pelo menos T = 12N deve ser aplicada ao de cima. O conjunto dos blocos é agora colocado sobre uma mesa horizontal sem atrito. Determine: a) A força horizontal máxima que pode ser aplicada ao bloco inferior para que ainda se movimentem juntos. b) A aceleração resultante dos blocos. * * * Forças de arraste e velocidade terminal Esboço de Leonardo da Vinci de 1483 Salto realizado por Adrian Nicholas, 26/6/2000 * * * Forças de arraste e velocidade terminal A força de arraste em um fluido é uma força dependente da velocidade (ao contrário da força de atrito vista até agora) e apresenta dois regimes: Fluxo turbulento: velocidades altas b) Fluxo viscoso: velocidades baixas * * * Forças de atrito viscoso * * * Velocidade terminal: queda de corpos mg FD * * * Pára-quedas em ação
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