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CCE1006 - BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA Aula 4: Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Forças A ação das forças sobre os corpos materiais modificam seu estado de movimento, alterando a sua velocidade. Existem diferentes formas de ação das forças: por contato, à distância, de superfície. FORÇA CAUSA DOS MOVIMENTOS AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Grandezas Vetoriais Forças são grandezas vetoriais (têm intensidade, direção e sentido). • Intensidade: associada ao tamanho do vetor; • Direção: mesma da reta que apoia o vetor; • Sentido: definido pela seta do vetor. Força Resultante = ΣFi, onde i = x, y, z Decomposição em termos dos eixos cartesianos, verificando efeitos em cada um deles. AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Atuação da força (exemplo: freio) Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Leis de Newton – Lei da Inércia Todo corpo tende a manter seu movimento (ou seja, sua velocidade), a menos que uma força atue sobre ele. Sem a ação de forças, o corpo se mantém em repouso (v=0) ou em MRU (velocidade constante). PRIMEIRA LEI DE NEWTON LEI DA INÉRCIA v = 0 eq. estático v = cte eq. dinâmico Se ΣF = 0 equilíbrio Se F ≠ 0 AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Leis de Newton – Lei da Resultante das Forças Quando forças atuam sobre um corpo, a força resultante é sempre proporcional à sua aceleração. SEGUNDA LEI DE NEWTON Lei da Resultante das Forças ΣF = FRESULTANTE= m . a A proporção é dada pela massa, que pode ser vista como a resistência que um corpo oferece para mudar seu movimento. AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Leis de Newton – Lei da Resultante das Forças Toda ação de uma força sobre um corpo provoca uma reação de mesma intensidade e direção, e de sentido oposto. TERCEIRA LEI DE NEWTON LEI DA AÇÃO E REAÇÃO Se um corpo empurra outro, então o outro também faz uma força igual, no sentido contrário ao empurrão. AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Atrito O Atrito é força de contato de superfície. Sempre contrária ao movimento, sempre dependente da normal (interação entre as superfícies). Fat = µ . N, Onde µ coeficiente de atrito AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Força Gravitacional 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 AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Força Elástica A Força Elástica é uma força oscilatória. Amortecedor Bungee jump Onde k constante da mola (rigidez) AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Força de Tração Observe o esquema da Força de Tração. Tração nos caminhões carreta. FRESULTANTE = m . a Fresult.1= T = M1 . a Fresult.2= F1 - T = M2 . a AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Fresult.1 = T - m1 g = m1 a Fresult.2 = m2 g - T= m2 a m2 g - m2 a = m1 a + m1 g m1 a + m2 a = m2 g - m1 g Máquina de Atwood Observe o esquema da Máquina de Atwood (Máquina simples). Guindaste a = (m2 – m1) g (m1 + m2) AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Decomposições de Forças no Sistema Cartesiano Observe o esquema da Decomposições de Forças no sistema cartesiano. ΣFx = F1cosϴ1 + F2cosϴ2 – F3cosϴ3 – F4cosϴ4 ΣFy = -F1senϴ1 + F2senϴ2 + F 3 senϴ 3 - F4senϴ4 AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Plano Inclinado Os Planos Inclinados são superfícies planas e inclinadas que formam um ângulo menor que 90° com uma superfície horizontal. Observe os gráficos a seguir: Plano Inclinado com atrito AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Torque O Torque (Momento de uma Força) é o efeito da força que provoca a Tendência ao Giro. Torque (τ): medido como o produto entre a intensidade da força aplicada e a distância entre o ponto de interesse e a reta que define a direção da força. Forças tendem a fazer o corpo girar No equilíbrio: P1 + P2 = N P1 x1 = P2 x2 τ = F x AULA 04: MECÂNICA 2 – CAUSA DOS MOVIMENTOS: FORÇAS Mecânica 2 – Causa dos Movimentos: Forças Atividade – Ação e Reação e o Efeito de Carrocerias • Vocês devem amarrar pelo menos cinco objetos de pesos semelhantes que não sejam muito leves com fio (exemplo: barbante). • Os objetos devem ficar amarrados uns nos outros e posicionados em uma superfície onde possam deslizar. • O conjunto de cinco objetos deve ser puxado por uma das pontas. • A critério de vocês, “desengatar” de um a quatro dos objetos cortando o fio enquanto deslizam. • Verifiquem a diferença da dificuldade em imprimir o movimento. • Com o auxílio do professor, discutam o efeito da força resultante e da tração nos diferentes trechos, e na diferença das resultantes por conjunto de blocos. AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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