NIVELAMENTO EM FÍSICA- AULA 4 (LEIS DE NEWTON)

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Aula 4 – Física Newtoniana 
 
Introdução 
 
A Física Newtoniana, criada pelo físico e matemático inglês Isaac Newton, estabelece 
um sistema de leis e princípios fundamentais para a explicação do movimento na 
Dinâmica ― princípios que foram desenvolvidos e confirmados por estudos elaborados 
por outros cientistas e filósofos, como Aristóteles e Galileu. 
 
Ela diz que o universo é regido por leis matemáticas imutáveis, que permitem uma 
descrição completa da evolução de qualquer corpo no espaço e no tempo. 
 
Esses conceitos serão o tema desta aula e nela teremos a oportunidade de aprofundar 
nossos conhecimentos nas três Leis de Newton. 
 
 
Saiba Mais 
 
RAMALHO JUNIOR, Francisco et al. Os fundamentos da física. 9. ed. São Paulo: 
Moderna, 2007, v.1. 
 
 
A Mecânica Clássica 
 
As Leis de Newton compõem os três pilares fundamentais conhecidos como a Mecânica 
Clássica, e é justamente por causa disso que também pode ser chamada de Mecânica 
Newtoniana. 
 
Este sistema foi posto a prova no início do século XX, com o aparecimento da Teoria 
Quântica e da Teoria da Relatividade imposta por Einstein, que elimina os conceitos de 
tempo e espaço absolutos. Estas teorias incluem a Física Newtoniana como um caso 
particular da Física, válido apenas perante condições específicas. 
 
 
 
 
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Primeira Lei de Newton 
 
Você se lembra da Primeira Lei de Newton ou Lei da Inércia? 
 
“Todo corpo continua no estado de repouso ou de movimento 
retilíneo uniforme, a menos que seja obrigado a mudá-lo por 
Forças a ele aplicadas.” 
 
Isso significa que um ponto material isolado possui velocidade vetorial constante, ou 
seja, em equilíbrio estático (repouso) ou em equilíbrio dinâmico (movimento retilíneo 
uniforme). 
 
Portanto, um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso e um 
corpo em movimento tende a continuar em movimento. 
 
Exemplo: 
 
Você já esteve em um veículo em movimento quando ele precisou ser parado 
repentinamente? 
 
Sentimos como se fôssemos ser atirados para frente, não é mesmo? 
 
Isso ocorre, pois nosso corpo tende a continuar em movimento, o que significa que um 
corpo só altera seu estado de inércia se alguém, ou alguma coisa, aplicar nele uma 
Força resultante diferente de zero. 
 
Segunda Lei de Newton 
 
Veja agora a Segunda Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica: 
 
“A resultante das Forças que agem em um corpo é igual à variação 
da quantidade de movimento em relação ao tempo.” 
 
 
 
 
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Esta lei serve de princípio básico para a análise geral das causas dos movimentos na 
Dinâmica, relacionando a Força aplicada a um corpo material de massa e as 
acelerações que provocam. 
 
Considerando a Força resultante como a soma vetorial das Forças aplicadas e ⃑⃑ a 
aceleração adquirida, de acordo com a Segunda Lei de Newton, temos: 
 
 ⃑⃑ ( ) ⃑⃑⃑⃑ ⃑ ⃑⃑ 
 
Isso significa que uma Força é sempre diretamente proporcional ao produto da 
aceleração de um corpo pela sua massa. 
 
A Força resultante ⃑⃑⃑⃑ ⃑ produz uma aceleração ⃑⃑ com a mesma direção e sentido da 
Força resultante, e suas intensidades são proporcionais. 
 
Essa equação é o mesmo princípio de Força apresentado pelos Princípios 
Fundamentais da Dinâmica, e, no caso de a massa estar representada em 
quilogramas (kg) e a aceleração em m/s2, a unidade de intensidade de Força será 
denominada Newton (N). 
 
Além disso, essa expressão nos permite determinar o peso de um determinado corpo. 
 
 
 
 
Se considerarmos, por exemplo, um corpo em movimento sob a ação exclusiva de seu 
peso ⃑⃑ , ele adquire uma aceleração denominada de aceleração da gravidade ⃑⃑ . 
 
Sendo massa do corpo, a equação transforma-se. Veja: 
 
 ⃑⃑⃑⃑ ⃑ ⃑⃑ ⃑⃑ ⃑⃑ 
 
 
Considerando que o peso é uma Força, sua intensidade será medida em Newtons (N). 
 
 
 
 4 
 
 
Massa versus Peso 
 
É muito importante saber distinguir massa de peso. 
 
A massa é uma propriedade invariável do corpo e é medida em 
quilogramas. 
 
Já o peso é uma Força e tem sua intensidade medida em Newtons. 
 
 
Força de Contato e Força de Campo 
 
As Forças podem ser classificadas em forças de contato e em forças de campo. 
 
A Força de Contato existe quando há o contato entre duas superfícies. 
 
Ela é sentida, por exemplo, quando empurramos uma caixa ou mesmo um livro sobre 
uma mesa. 
 
A Força de Campo são Forças que os corpos exercem mutuamente, ainda que 
distantes um do outro. 
 
Ela é sentida no Campo Gravitacional da Terra ou na ação de um imã sobre um corpo 
condutivo. 
 
Terceira Lei de Newton 
 
Finalmente, temos a Terceira Lei de Newton ou Lei de Ação e Reação: 
 
 
 
 
 5 
“Se um corpo A exercer uma Força sobre um corpo B, receberá deste uma Força de 
mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto à Força que exerceu em B.” 
 
Vamos entendê-la. 
 
Sempre que dois corpos interagem, as Forças exercidas são mutuas. Tanto A exerce 
Força em B, quanto B exerce Força em A. 
 
Tais forças possuem a mesma intensidade e a mesma direção, porém, elas agem em 
sentidos opostos. 
 
Essa interação é regida pelo Princípio da Ação e Reação da Terceira Lei de Newton. 
 
Veja como esse princípio pode ser exemplificado pela equação na forma de notação 
matemática: 
 
| ⃑⃑⃑⃑ ⃑| | ⃑⃑⃑⃑ ⃑| 
 
 ⃑⃑⃑⃑ ⃑ ⃑⃑⃑⃑ ⃑ 
 
Exemplo: 
 
Analisando o comportamento de uma bola de borracha, podemos observar como esse 
princípio age em um corpo de maneira bem simples. 
 
Ao soltarmos a bola, ela cai com aceleração gravitacional em direção ao solo. 
 
Essa aceleração, multiplicada pela massa do corpo, origina uma força denominada de 
peso do corpo, conforme a segunda lei de Newton, lembra? 
 
Ao atingir o solo com essa força, o solo irá proporcionar uma força de reação de mesma 
intensidade, mesma direção, porém de sentido oposto, fazendo assim com que a bola de 
borracha possa quicar. 
 
 
 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exercícios de Fixação da Aula 4 
 
 
Questão 1: 
 
Nas figuras abaixo, as forças que agem sobre os corpos têm o mesmo módulo. 
 
Identifique quais as figuras em que o corpo está submetido a um movimento 
retilíneo uniforme. 
 
a) A 
b) B 
c) C 
d) A e C 
e) B e C 
 
Gabarito comentado: 
 
Resposta: letra d 
 
 
 
 
 
 
A figura A mostra uma única força atuando na direção horizontal, no sentido da direita 
para a esquerda. Assim, o corpo está realizando um movimento retilíneo uniforme. 
 
F
1 
F
2
0
0
0
0
0
0 
F
2 
F
1 
F 
C 
B
• 
• 
A 
F
1 
F F
2 
 
 
 
 8 
Já a figura B mostra um corpo sofrendo a ação de duas forças em sentidos opostos. 
Tendo elas o mesmo módulo, as forças se anulam, e o corpo B se encontra em repouso. 
 
A figura C mostra duas forças atuando em direções perpendiculares. Se as forças têm a 
mesma intensidade, o corpo está realizando um movimento retilíneo uniforme. 
 
 
Questão 2: 
 
Quando uma Força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração 
adquirida por ele? 
 
a) 2m/s2 
b) 4m/s2 
c) 6m/s2 
d) 12m/s2 
e) 24m/s2 
 
Gabarito comentado:Resposta: letra c. 
Dados: 
 
Considerando que é conhecida a massa do corpo (m=2 Kg) e a força aplicada ao mesmo 
(F=12 N), pode-se concluir que a sua aceleração (a) pode ser calculada pela aplicação da 
2a Lei de Newton. 
 
 
 
Questão 3: 
 
Um corpo, ao iniciar seu movimento, parte de seu repouso sobre a ação de uma 
Força constante de intensidade igual a 6N, que atua durante 10 segundos, após os 
quais deixa de existir. 
 
Sabendo que o corpo possui massa igual a 2kg, determine sua velocidade? 
 
a) 3 m/ s2 
 
 
 
 9 
b) 6 m/ s2 
c) 10 m/ s2 
d) 20 m/s2 
e) 30 m/ s2 
 
Gabarito comentado: 
Resposta: letra e. 
 
 
 
 
Primeiro, devemos encontrar o valor da aceleração do corpo durante esses 10 segundos 
iniciais. 
 
 
 
 
 
 
Agora que temos o valor da aceleração, podemos calcular a velocidade final. 
 
Dados: 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 4: 
 
Um corpo posto em prova tem seu peso calculado em no planeta Terra. Sabendo 
que a Força gravitacional de Marte é de , qual o peso de um corpo de 
mesma massa na superfície do Planeta Vermelho? 
 
a) 9,8N 
b) 3,724N 
c) 36,49N 
 
 
 
 1
0 
d) 37,24N 
e) 10N 
 
Gabarito comentado: 
Resposta: letra d. 
 
Considere para o cálculo: 
Peso do corpo na Terra ................ ⃑⃑⃑⃑ 
Força gravitacional da Terra ..... ⃑⃑⃑⃑ 
Força gravitacional em Marte ... ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑ 
 
 ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ 
 
 
 
 
 ⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑ ⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ ⃑⃑ ⃑⃑⃑⃑ 
 
 
Questão 5: 
 
Os blocos A e B estão apoiados em uma superfície horizontal perfeitamente lisa, 
quando uma Força horizontal ⃑⃑ , de intensidade constante igual a , é aplicada no 
bloco A. 
 
Sabendo que o bloco A tem massa respectiva igual a 2kg e o bloco B massa de 3kg, 
calcule qual a aceleração adquirida pelo conjunto. 
 
 
a) 2 m/s2 
b) 3 m/s2 
c) 5 m/s2 
d) 10 m/s2 
e) 15 m/s2 
 
Gabarito comentado: 
Resposta: letra a. 
 
 
 
 1
1 
 
 
Considere para o cálculo: 
 
Bloco A: ⃑⃑ 
Bloco B: ⃑⃑ 
 
 ( ⃑⃑ ) ( ⃑⃑ ) ( ) ⃑⃑ 
 
 
 
 
 
 ( ) ⃑⃑ ( ) ⃑⃑