AULA V - FISICA TEORICA

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AULA V
FISICA
FORÇAS
As leis de Newton
As Leis de Newton iniciam a Dinâmica, parte da Mecânica que estuda as causas dos movimentos. Antes de estudá-las vamos definir ou relembrar alguns conceitos? As forças são as causas das modificações dos movimentos. O conceito intuitivo que temos de força está relacionado aos atos de puxar ou empurrar, porém, isso é muito limitado, pois só incluem as forças de contato. 	Existem forças que atuam sobre corpos sem que haja necessidade de um contato entre eles, são chamadas de força de Campo. Elas atuam a distância e estão presentes no nosso dia a dia, alguns exemplos são: a Gravitacional, a Elétrica, a Magnética etc.   
As Forças de Contato são bastante exploradas:
 • Através do movimento de tratores de dos trabalhadores, temos as Forças de Atrito e Normal.
• A Tração é vista quando um trabalhador puxa, com uma corda, uma peça de aço para a construção de um hotel.
• Forças de contato exercidas sobre um corpo podem ser vistas quando trabalhadores empurram manilhas, movimentando-as.
forças de contato
aquelas em que os corpos têm que estar em contato para a força atuar, como a Força Normal, a de Atrito, a Tração, entre outras.
Elas atuam a distância e estão presentes no nosso dia a dia, alguns exemplos são: a Gravitacional, a Elétrica, a Magnética etc.   
A força é um vetor, dessa forma, vamos relembrar a decomposição de vetores usando o ângulo entre o vetor e os eixos xy e o vetor resultante?
As Leis de Newton não atuam apenas explicando o movimento dos corpos na Terra, elas explicam muito mais! Seus enunciados regem, também, os movimentos dos corpos celestes, para tanto, Newton usou o conceito de forças e o modo como elas são responsáveis pelos movimentos dos corpos quando aplicadas sobre eles. Em sua famosa obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicada em 1687, além das suas três leis para as forças e os movimentos, ele estabelece a base para toda a Física Moderna.
A Primeira Lei de Newton
Lei I ( Lei da Inércia) : Todo corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele. Os referenciais em que a Primeira Lei é válida são hamados de inerciais. Neles, os observadores podem presenciar situações de repouso e de movimento com velocidade constante.
A primeira Lei de Newton estabelece que apenas a atuação de uma Força Resultante, diferente de zero, sobre um corpo é capaz de fazê-lo mudar de movimento, isso é: sair de seu estado de repouso ou alterar a sua velocidade. Nas duas situações descritas, é necessário que haja uma aceleração atuando sobre os corpos (como vimos no estudo da Cinemática), dessa forma, essa Lei é válida para situações sem aceleração.
Fonte: Princípios Matemáticos da Filosofia Natural de Isaac Newton, edição de 1686, publicado na coleção Os Pensadores da Abril Cultural, 1987.
Equilíbrio Estático e Equilíbrio Dinâmico
Quando a Força Resultante que atua sobre um corpo é igual a zero, dizemos que ele está em equilíbrio. Nesse caso, o corpo pode estar em repouso ou em movimento uniforme assim, foram definidos dois tipos de equilíbrio:
Equilibrio estático >> corpo em repouso >> velocidade igual a zero
Equilibrio dinâmico
Equilíbrio dinâmico >> corpo em movimento uniforme >> velocidade
A Segunda Lei de Newton
Lei II: A mudança de movimento é proporcional à força motriz impressa, e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força. A Segunda Lei de Newton indica uma proporcionalidade entre a força aplicada a um corpo e sua alteração de movimento. Sabemos do nosso estudo da Cinemática para que um corpo altere seu movimento – seja uma variação da velocidade em módulo ou apenas em direção e sentido – é necessária a atuação de uma aceleração sobre ele. Como consequência, a Força Resultante que atua sobre um corpo é proporcional à aceleração impressa sobre o mesmo. Isso indica que a Força Resultante e, portanto, todas as forças que atuam seja um vetor que tem a mesma direção e sentido da aceleração que atua sobre ele.
A Força Resultante que atua sobre um corpo é proporcional à aceleração impressa sobre ele e a massa do corpo.
...qual o fator de proporcionalidade entre a Força Resultante à aceleração?
Para resolver essa questão, várias experiências foram realizadas mantendo a mesma Força Resultante e alterando os corpos. 
A conclusão obtida foi: quanto maior era a massa do corpo, menor era a aceleração adquirida por ele e, quanto menor era a massa de um corpo, maior a sua aceleração.
Agora que já sabemos que quanto maior é a massa do corpo, menor a aceleração adquirida por ele e, quanto menor é a massa de um corpo, maior a sua aceleração.
Assim, o fator de proporcionalidade entra a Força Resultante aplicada sobre um corpo e a aceleração que ele desenvolve é a massa do próprio corpo. Com isso, a Segunda Lei de Newton pode ser escrita como:
Essa equação é conhecida como Equação Fundamental da Dinâmica. Através dela podemos obter algumas informações importantes, como a Unidade de Medida da Força no SI: 
Massa do Corpo
A massa do corpo não pode variar para que a Segunda Lei de Newton seja válida, além disso, ela deve ser uma grandeza escalar e possuir um valor sempre positivo para que a força e a aceleração tenham o mesmo sentido. 
Já vimos que quanto maior a massa do corpo, menor será a sua aceleração ou uma força maior tem que ser aplicada para aumentar a sua aceleração. Assim, a massa corresponde à resistência do corpo em mudar de velocidade ou, escrita de outra forma: a tendência de um corpo permanecer em seu estado. Essa é a definição de Galileu para inércia, por isso, a massa de um corpo também é conhecida como sua inércia.
ATENÇÃO: A Segunda Lei de Newton só é válida em referenciais inerciais.  
Lei III ( Lei da ação e reação ) : A uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja, as ações de dois corpos um sobre o outro sempre são iguais e se dirigem a partes contrárias.
Se um corpo batendo em outro, mudar por sua força, de qualquer modo, o movimento dele também mudará, sofrendo por sua vez, por força do outro, a mesma mudança em seu movimento, em um sentido oposto ao do outro (devido à igualdade da pressão mútua). Por essas ações, tornam-se iguais não as mudanças das velocidades, mas as dos movimentos (a saber, nos corpos não impedidos de outro modo). Com efeito, porque os movimentos mudam igualmente, as mudanças das velocidades feitas da mesma forma em direções opostas, são reciprocamente proporcionais aos corpos.
ATENÇÃO: Com essa lei, Newton deixa claro que as forças acontecem aos pares, já que elas são decorrência da interação entre os corpos. Por isso, essa lei também é conhecida como Princípio da Ação e Reação.  
Mas como isso acontece?
De forma resumida, a Segunda Lei de Newton nos diz:
FResultante = m a, onde m é a massa do corpo, a é a aceleração desenvolvida pelo corpo e FResultante é a soma de todas as forças que agem nesse corpo. Considerando FResultante constante, a aceleração do corpo será constante – tendo a mesma direção e sentido de FResultante – já que a massa é uma característica do corpo e trata-se de uma grandeza escalar de valor constante (nesse nosso estudo). Assim, como a aceleração é constate, o corpo assume um movimento retilíneo uniformemente variável.
Força Peso
A Força Peso é uma simplificação da Força de Campo Gravitacional  que as massas exercem uma sobre as outras. Para nós, ela será a atração que um corpo celeste exerce sobre qualquer corpo – de massa muito inferior que a sua – perto da sua superfície. 
Na superfície da Terra, o módulo da força Peso é determinado pela massa do corpo multiplicada pela aceleração da gravidade. Na superfície da Lua, o módulo da força Peso é determinado pela massa do corpo multiplicada pela aceleração da gravidade da Lua. Cada corpo no universo terá a sua aceleração da gravidade, que está diretamente proporcional a sua massa.
A Força Normal é uma força de contato. Sua existência depende do contato entre um corpoe uma superfície. 
Ela é a força que uma superfície exerce sobre um corpo e, por isso, sua direção e sentido estão relacionados ao posicionamento do corpo na superfície. A Força Normal é sempre perpendicular à superfície de contato e seu sentido aponta da superfície para o corpo.
É bom destacar que a Força Peso não é reação da Força Normal. Em um corpo pode não atuar a Força Normal e atuar a Força Peso.
Tração;
A Força de Tração é uma força de contato relacionada com a existência de fios que seguram ou unem corpos, também chamada de Tensão. Esses fios restringem o movimento dos corpos daí a existência da Força de Tração.  
Como a Tração está associada à ligação entre dois corpos, ela surge em pares, ação e reação. Uma força T age em um dos corpos e, consequentemente, uma força – T –  atua sobre o outro corpo. Adicionando uma roldana, a Tração (T) pode mudar de direção.
Outras forças
Existem ainda, outras forças que vamos estudar mais profundamente nas próximas aulas, são elas:
FAT = FORÇA DE ATRITO
FEL=FORÇA ELASTICA