AULA 6 FORÇAEMOVIMENTO 1

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Força e Movimento 
Física Teórica e Exp. I 
 
AULA 6: 
FORÇA E MOVIMENTO 
PARTE I 
Prof. Tarcilene Heleno 
 Até agora apenas descrevemos os movimentos cinemática. 
É impossível, no entanto, prever movimentos usando 
somente a cinemática. 
 Forças são as causas das modificações no movimento. Seu 
conhecimento permite prever o movimento subsequente de 
um objeto. O estudo das causas do movimento é Dinâmica. 
Força e movimento 
Força e movimento 
Isaac Newton 
 (1642-1727) 
Galileu Galilei 
(1564-1642) 
Galileu Galilei foi o primeiro a refutar as ideias de Aristóteles. 
 
Newton estendeu as ideias de Galileu e formulou as leis da 
dinâmica. A publicação do trabalho aconteceu em 1686 no 
livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios 
Matemáticos da Filosofia Natural). 
 
Aristóteles 
 384 a.C. – 322 a.C 
 Hoje em dia são conhecidas como as Leis de Newton e 
foram baseadas em cuidadosas observações dos 
movimentos e permitem uma descrição precisa do 
movimento. 
 
 Essas leis permitem uma descrição (e previsão) 
extremamente precisa do movimento de todos os corpos, 
simples ou complexos. 
 
 Em dois limites as Leis de Newton deixam de ser válidas: 
na dinâmica de sistemas muito pequenos (física quântica) 
ou em situações que envolvem velocidades muito grandes 
(relatividade restrita). 
Força e movimento 
Contribuições dos grandes Físicos para o estudo do movimento ao longo do 
tempo: 
 
 Aristóteles: Acreditava que “ um corpo só pode permanecer em 
movimento se existir uma força atuando sobre ele”. 
 
 Galileu: Foi o primeiro a introduzir o conceito de INÉRCIA a tendência 
que os corpos apresentam de resistir à uma mudança em sua 
VELOCIDADE. 
 
“Se um corpo está em repouso ele irá permanecer neste estado até que uma 
força externa seja aplicada neste corpo” 
“Se um corpo está em movimento uniforme este permanecerá em 
movimento até que uma força mude isso”. 
 
 Newton: Alguns anos mais tarde, Newton refinou a ideia de Galileu e 
enunciou sua primeira lei. 
 
Introdução 
O conceito leigo de força é um conceito primário, intuitivo. Na linguagem 
cotidiana, associamos força com empurrar ou puxar, associada ao esforço 
muscular. 
 
 
 FORÇA é uma grandeza vetorial. 
 
 
 Força resultante: Somatório das n 
forças agindo sobre um corpo. 
 
Força 
Em Física, pode-se definir como força um agente capaz de alterar o 
estado de movimento retilíneo uniforme de um corpo ou de produzir 
deformações em um corpo elástico. Em muitos casos, uma força faz as 
duas coisas ao mesmo tempo. 
Forças fundamentais da natureza 
As forças podem, ser classificadas 
em dois grandes grupos: 
 
• forças de ação à distância; são 
aquelas que atuam à distância, 
sem a necessidade de contato 
entre os corpos. 
 
• forças de contato são aquelas em 
que há a necessidade de um 
contato físico entre os corpos para 
que neles atuem essas forças. 
 
(Normal, Tração, força de atrito) 
Corpos elásticos se deformam sob ação de forças de contato. 
Podemos medir o efeito de uma força aplicada a um corpo pela 
distensão que ela produz numa mola presa ao corpo. O dinamômetro 
baseia-se neste princípio. 
 
Como medir uma força? 
Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia 
“Um corpo permanece em seu estado de repouso ou movimento 
retilíneo uniforme, a menos que seja obrigado a modificar tal estado por 
forças aplicadas a ele.” 
Se o corpo estiver em repouso, ele 
permanecerá em repouso. 
Se o corpo estiver em movimento 
com velocidade constante (MRU), 
ele permanecerá nesse estado de 
movimento. 
 𝑭𝑹 = 𝟎 
Exemplos: 
 
Quando um corpo está em 
movimento e freia bruscamente, 
ele é arremessado para frente, 
pois todo corpo que está em 
movimento tende permanecer em 
movimento. 
Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia 
A primeira lei de Newton pressupões e define o que 
chamamos de referencial inercial: 
 
Um Referencial é dito inercial quando um corpo está livre 
de forças nele: ou está em repouso ou em MRU. 
 
Qualquer referencial que se mova com velocidade 
constante em relação a um referencial inercial também é 
um referencial inercial. 
 
As Leis de mecânica de Newton são válidas somente para 
sistemas observados pos referenciais inerciais. 
Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia 
Referencial inercial 
A primeira lei pode ser tomada como uma definição de um 
sistema de referência inercial: se a força total que atua 
sobre uma partícula é zero, existe um conjunto de sistemas 
de referência, chamados inerciais, nos quais ela 
permanece em repouso ou em movimento retilíneo e 
uniforme (tem aceleração nula). 
 
Se um referencial é inercial, qualquer outro referencial que 
se mova com velocidade constante em relação a ele é 
também inercial. 
Q1: Força resultante nula. 
Você empurra um carrinho numa superfície plana 
durante 10 ms e o solta. O carrinho parte a uma 
velocidade inicial de 5 m/s. Você observa que depois de 
10 s o carrinho está completamente parado. Esta 
observação é coerente com a 1ª Lei de Newton? 
Força e aceleração 
Um corpo sob a ação de uma força resultante não nula sofre 
uma aceleração. 
Para uma determinada 
força, dobrando-se a 
quantidade de matéria do 
corpo, sua aceleração cai 
pela metade: 
A aceleração é inversamente proporcional à massa (quantidade de 
matéria do corpo). 
Força e massa 
Para um determinado corpo, dobrando-se a força dobra-se a aceleração: 
Força e aceleração 
Segunda Lei de Newton - Princípio 
Fundamental da Dinâmica. 
Enunciado: “A Força resultante que age sobre um corpo é igual ao 
produto da massa do corpo pela sua aceleração”. 
𝑭𝑹 = 𝒎𝒂 
 O vetor aceleração possui a mesma direção e sentido do vetor da 
Força resultante. 
A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força 
resultante agindo sobre ele e inversamente proporcional à sua 
massa. 
 
Matematicamente: 
Força e aceleração 
 
 A massa é uma grandeza escalar! 
Observa-se m é a massa inercial, pois é preciso aplicar uma 
Força maior para dar a mesma aceleração a um corpo de massa 
maior. Podemos dizer que a massa inercial de um corpo é uma 
medida de inércia desse corpo. 
Decomposição de forças e a 2a Lei de 
Newton 
Exemplo: Sejam F1, F2 e F3 as forças que atuam sobre um corpo 
de massa m. 
 A resultante FR será a soma vetorial das forças que atuam 
nesse corpo, logo: 
Fx = m ax 
 
Fy = m ay 
 
Fz = m az 
 
 
 Força resultante: Somatório das n forças agindo 
sobre um corpo. 
 
Força gravitacional 
 Um corpo de 1,0 kg pesa 9,8N na Terra e 1,6 na Lua. 
 O peso depende do valor da aceleração da gravidade. Logo 
um corpo terá a mesma massa em qualquer lugar do espaço. 
Enquanto, o peso depende do valor de g. 
A Força Gravitacional está relacionada com a distância que 
separa os corpos. Cada massa age sobre a outra, gerando forças 
iguais e opostas: Ação e Reação. 
Próximo à superfície terrestre, com massas 
menores, podemos considerar que 
FG = P = m . g 
|FG|= G (M1) (M2) 
 D2 
Força Normal 
A força normal é a força que uma 
superfície exerce sobre um corpo 
que a está comprimindo. 
 A força normal é a reação da 
compressão que é exercida sobre a 
superfície. 
“Quando um corpo exerce uma 
força sobre uma superfície, a 
superfície se deforma e empurra o 
corpo com uma força normal que 
é perpendicular à superfície”. 
Tração 
Tração é a força aplicada em um corpo por intermédio de 
um fio, corda ou cabo. 
Quando uma corda é presa a um corpo e esticada aplica ao 
corpo uma força orientada ao longo da corda. 
 
 
FRESULTANTE = m . a 
Forçade atrito 
O Atrito é força de contato de superfície. Sempre contrária 
ao movimento, sempre dependente da normal (interação 
entre as superfícies). 
Terceira Lei de Newton - Princípio 
Fundamental da Dinâmica 
Enunciado: “Quando um corpo A exerce uma força sobre um 
corpo B, o corpo B reage sobre A, exercendo nele uma força de 
mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário”. 
As forças de ação e reação têm o mesmo módulo e a mesma 
direção, mas possuem sentidos contrários. 
As forças de ação e reação atuam em corpos diferentes. 
As forças do par não se cancelam. 
𝑭𝑨,𝑩 = −𝑭𝑩,𝑨 
Que forças agem sobre a mesa? 
 
Que forças agem sobre a Terra? 
 
Quais são os pares ação e reação? 
NA NB - NA -NB 
P 
- P 
Aplicação das Leis de movimento e Newton 
Calcular a tração nos fios e a aceleração dos blocos. Os fios e a 
roldana são ideais. 
Diagrama de corpo livre: Isolar o corpo em questão colocando todas as 
forças externas que agem sobre o corpo. 
Passos: 
 
1) Identificar as forças que atuam 
em cada corpo; 
2) Escolher o melhor referencial; 
3) Fazer o diagrama de corpo livre; 
4) Aplicar a Segunda Lei de 
Newton; 
Aplicação das Leis de movimento e Newton 
Aplicação das Leis de movimento e Newton 
Os Planos Inclinados são superfícies planas e inclinadas que 
formam um ângulo menor que 90° com uma superfície 
horizontal. Observe os gráficos a seguir: 
Exercícios 
1) Na figura abaixo três blocos conectados são puxados para a 
direita sobre uma mesa horizontal sem atrito por uma força de 
módulo T3 = 65,0 N. Se m1=12,0 kg, m2=24,0kg e m3 = 31,0 kg, 
calcule: 
a) o módulo da aceleração do sistema; 
b) a tensão T1 e 
c) a tensão T2 
Exercícios 
2) A figura mostra três blocos ligados por cordas que passam 
por polias 
sem atrito. O bloco B está sobre uma mesa sem atrito; as 
massa são mA=6,00 kg, mB=8,00 kg e mC=10,0 kg. 
a) Quando os blocos são liberados qual a tensão da corda da 
direita ? 
b) Qual a aceleração do conjunto ? 
Exercícios 
3) Um bloco de massa m desliza para baixo sobre um plano 
inclinado liso, que forma um ângulo θ com a horizontal. 
Calcule a intensidade da força normal, considerando a massa 
do bloco 10kg e o ângulo de 30º.