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Módulo 3 2ª. Lei de Newton Objetivos do Módulo 3 • Compreender a diferença entre massa e peso; • Aprender a representar vetorialmente as forças: Peso (FP), Normal (FN), Atrito (FA) e Elástica (Fel); • Escrever matematicamente a 2ª. Lei de Newton da mecânica; • Entender as consequências da 2ª. Lei de Newton; Massa versus Peso Quando subimos numa balança de uma farmácia, o que estamos medindo: Massa ou Peso? Massa nós medimos em kg (no sistema internacional de unidades)! É uma medida da quantidade de matéria Peso nós medimos em N (Newton), pois se trata de uma força!!! Peso é a força que a Terra exerce sobre os objetos nas proximidades da sua superfície. Representação da Força Peso ou simplesmente Peso (Fp) Superfície da Terra (solo). Fp Representamos a força peso por um vetor dirigido verticalmente para baixo (perpendicular à superfície da Terra) Cálculo da Força Peso ou simplesmente Peso (Fp) Superfície da Terra (solo). Fp Fp = m x g Multiplicamos a massa (m) pela aceleração da gravidade (g) Força Normal (ou Normal) é a força que uma superfície exerce sobre os objetos nos quais estão em contato. FN Representação da Força Normal ou simplesmente Normal (FN) Superfície da Terra (solo). Representamos a força normal (FN) por um vetor perpendicular à superfície (ou normal à superfície) na qual o objeto está apoiado. É a superfície que exerce esta força. FN Força de Atrito é a força que uma superfície exerce sobre os objetos que estão deslizando ou com tendência de deslizamento sobre a mesma. Representação da Força de Atrito (Fa) Representamos a força de atrito (Fa) por um vetor cuja direção é oposta à direção do deslizamento ou à tendência do deslizamento. Fa Fa movimento movimento Cálculo da Força de Atrito (Fa) Fa = x FN Multiplicamos o coeficiente de atrito () pela força normal (FN) Fa Fa movimento movimento Força Elástica é a força que um dispositivo (mola, elástico, barra, entre outros) exerce para restaurar a sua posição de equilíbrio. Representação da Força de Elástica (Fel) Representamos a força elástica (Fel) por um vetor cuja direção é oposta à direção do deslocamento a partir da sua posição de equilíbrio. Fel Fel Fel Cálculo da Força Elástica (Fel) Fel = -k x l Multiplicamos a constante elástica (k) pela deformação (l) O sinal negativo simplesmente indica que a força é oposta ao deslocamento da posição do equilíbrio. l0 l l l = l – l0 Representação matemática da 2ª. Lei de Newton FR = m x a A força resultante (FR) é igual ao produto da massa (m) pela aceleração (a). A causa do movimento é a força resultante e o efeito é a aceleração. Devemos lembrar que a força resultante é a soma vetorial de forças. Portanto, esta equação pode apresentar 3 componentes (uma para cada eixo coordenado). Exemplo de aplicação da 2ª. Lei de Newton Da 2ª. Lei: FR = m x a 10 – 3 = 70 x a 7 = 70 x a a = 7/70 a = 0,1 m/s2 10 N 3 N 70 kg O caixote se desloca para a direita com uma aceleração de 0,1 m/s2. Referências • Halliday, D.; Resnick, R. Física • Hewitt, P. G. Física Conceitual • http://phet.colorado.edu/
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