aula 2

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14/03/2018 Disciplina Portal
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Bases Físicas para
Engenharia
Aula 2 - Dinâmica – Forças e Leis de Newton
INTRODUÇÃO
Nesta aula, você irá reconhecer as Leis de Newton. Como esta disciplina tem um foco muito maior na compreensão
dos fenômenos físicos do que na quanti�cação através de algebrismos, associados a fórmulas ligadas ao modelo
matemático que os descrevem, essa é uma oportunidade rara de analisar os movimentos sob a ótica das Leis de
Newton e aumentar o seu grau de percepção e poder de análise dos fenômenos estudados.
Bons estudos!
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OBJETIVOS
Relacionar o conceito de força a interações entre os corpos;
Identi�car algumas forças notáveis;
Analisar as leis de Newton;
Aplicar as leis de Newton em situações simples.
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GRANDEZAS ESCALARES E GRANDEZAS VETORIAIS
Na natureza, há duas categorias de grandezas físicas. São elas:
São aquelas que �cam bem de�nidas apenas por um valor numérico e uma unidade de medida.
Tempo, comprimento, temperatura, massa, corrente elétrica são exemplos de grandezas escalares.
Existem outras grandezas que, além do valor numérico e de uma unidade de medida, requerem uma orientação, caracterizada por
uma direção e um sentido.
Força, aceleração, velocidade, deslocamento são exemplos de grandezas vetoriais.
Para representar as grandezas físicas vetoriais é utilizado um ente matemático constituído de módulo (intensidade ou valor
numérico), uma direção e um sentido. Trata-se de um segmento de reta orientado chamado vetor. Veja um exemplo:
CONCEITO DE FORÇA
Para compreender as causas dos movimentos é preciso conhecer o conceito fundamental de força:
FORÇAS FUNDAMENTAIS DA NATUREZA
Existem interações fundamentais na natureza que, basicamente, podem ser classi�cadas em quatro grandes grupos:
A tabela, a seguir, mostra, apenas para se ter uma noção, a intensidade relativa das quatro forças fundamentais:
FORÇAS NOTÁVEIS
A seguir, veja algumas forças notáveis:
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Existe uma diferença entre massa e peso. Observe:
A �gura, abaixo, apresenta um exemplo de relação entre massa e peso.
Há uma relação de proporcionalidade direta entre a massa e o peso.
Se triplicamos a massa de um corpo, seu peso também é triplicado. Se dividimos a massa por quatro o mesmo
acontece com seu peso.
Onde:
g = aceleração da gravidade local
m = massa do corpo
Na Terra, ao nível do mar e em local de latitude 45º g é igual a 9,80665 m/s².
A unidade do Sistema Internacional para medir uma força é o Newton.
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Para transportar os operários em uma obra, uma empresa construtora montou um elevador que consiste em uma
plataforma ligada por �os ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção.
A �gura mostra, fora de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente para cima com velocidade constante, pelo
equipamento.
Quando necessário, adote g = 10 m/s².
Preocupada com as normas de segurança, a empresa responsável pelo elevador a�xou a placa mostrada a seguir,
indicando a carga máxima que pode ser transportada por ele.
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Considerando-se as unidades de medida estabelecidas pelo Sistema Internacional, quem escreveu os dizeres da placa
cometeu um erro e, para corrigi-lo, bastaria trocar “600 kg” por:
a) 600000 g
b) 0,6 kgf
c) 60 N
d) 600 N
e) 6000 N
Justi�cativa
É uma força de contato e tem a característica de ser sempre perpendicular à superfície de contato entre os corpos.
Veja alguns exemplos:
Fios e cordas são utilizados para puxar ou serem puxados. Um �o tracionado, uma corda esticada, é sempre usado
para puxar um corpo.
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Um �o é chamado de ideal quando sua massa é considerada desprezível ao ser comparada às massas dos demais
corpos do sistema. Veja um exemplo:
Quando uma força é aplicada sobre uma mola é possível alongá-la ou comprimi-la. Uma vez retirada essa força, se a
mola voltar ao seu comprimento natural, é considerada uma mola elástica.
Toda mola possui uma capacidade limite de deformação, ou seja, um limite de elasticidade. Uma deformação x
experimentada por uma mola é diretamente proporcional à força aplicada sobre ela. Veja um exemplo:
A lei de Hooke expressa matematicamente esse comportamento.
Onde: k é a constante elástica da mola, em N/m no Sistema Internacional.
A força resultante de um sistema de forças é uma única que, atuando sozinha, imprime a mesma aceleração que todas
as outras forças do sistema imprimiriam se agissem em conjunto. As imagens, a seguir, ilustram esse conceito:
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Um corpo está em equilíbrio em relação a um referencial quando a resultante das forças que atuam sobre ele é nula.
Há dois tipos de equilíbrio para um corpo:
LEIS DE NEWTON
As leis de Newton descrevem os movimentos dos corpos e representam a base da Mecânica Clássica. Para
compreendê-las, inicialmente, vamos conhecer o conceito de inércia.
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A aceleração de um objeto depende tanto da força resultante exercida sobre ele quanto de sua massa. Observe as
imagens abaixo:
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Há sempre, em qualquer interação, um par de forças de ação e reação com mesma intensidade e de sentidos opostos.
Não é relevante tentar identi�car qual deve ser a ação e qual deve ser a reação. O importante é perceber que não há
existência de uma sem a outra.
A imagem, a seguir, ilustra um exemplo dessa relação de forças.
ATIVIDADE
Vamos exercitar o que você aprendeu!
Associe a Coluna I (a�rmação) à Coluna Il (lei Física).
A�rmação
1. Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração.
2. Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se machuca porque o chão bate na pessoa.
3. Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate em uma pedra parando. O garoto é, então, lançado para
frente.
Lei Física
( ) 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação)
( ) 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia)
( ) 2ª Lei de Newton (F = m.a)
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A sequência correta é:
a) 1, 2 e 3
b) 3, 2 e 1
c) 1, 3 e 2
d) 2, 3 e 1
e) 3,1 e 2
Justi�cativa
Você tambémpoderá exercitar os conhecimentos que aprendeu através de uma lista de exercícios que preparamos.
Para acessar à lista, clique aqui (glossário).
Glossário