Leis de Newton e Forças

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3.1-Primeira Lei de Newton(Lei da Inércia)
Todo corpo persiste em repouso ou em movimento retilíneo uniforme,
exceto quando não permance em nenhum destes estados.
Referencial inercial: Com boa aproximação, os referenciais inerciais são
de fato aqueles que estão parado ou em movimento retilíneo uniforme
em relação as estrelas.
3.2-Medidas de Força
"A intensidade da força elástica (Fel) é proporcional à
deformação (x)".
Considere a figura abaixo:
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Expressão da Lei de Hooke: 
Fel = K x
ou vetorialmente: 
Fel = - K x
onde K é a constante elástica da mola.
A unidade da constante elástica da mola no Sistema Internacional é 1 N/M. 
Leis de Newton
Observação: O sinal negativo na expressão vetorial da Lei de Hooke, significa que
o vetor força elástica (Fel) atua no sentido contrário ao vetor deformação (x).
Exemplo 1: A constante elástica de uma mola é de 30 N/cm. Determine a
deformação sofrida pela mola ao se aplicar nela uma força de 120 N.
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3.3-Segunda Lei de Newton
Notamos que cessando a ação da força F, a mola retorna à posição inicial
devido à ação exclusiva da força elástica que imprime à mola uma aceleração.
Relacionando a 2a Lei de Newton com a Lei de Hooke 
Considerando a figura abaixo
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Dessa forma:
Isto é:"A razão entre a aceleração e a deformação da mola é constante". 
Significa que quando a deformação duplica, a aceleração também duplica;
quando a deformação triplica, a aceleração triplica e assim
sucessivamente, indicando que as grandezas deformação e aceleração
são diretamente proporcionais.
Então a segunda lei de Newton pode ser expressa como:

 amF
Unidade: kg.m/s2= N (1 newton)
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Lembre-se:
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Exemplo 2: O gás expelido de um foguete lançado para cima na vertical
exerce sobre ele uma força de empuxo igual a 120. 103N. Sendo 3
toneladas a massa do foguete, calcule sua aceleração. R:30m/s2
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Exemplo 2: Um disco de 0,3kg desliza sobre uma superfície sem atrito
horizontal. Ele é golpeado simultaneamente por dois bastões
diferentes. As duas forças constantes que agem sobre o disco
conforme figura abaixo devido aos bastões. Se F1=5N e F2=8N,
determine a aceleração do disco enquanto ele está em contato com os
bastões.
y
x
600
200
F2
F1
8
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Considere agora a seguinte situação abaixo relacionando as forças que 
atuam nos corpos:
c
c1
c2
c
c1
c
c2
Quando há mais de uma força atuando sobre o corpo, a força que
se refere a segunda lei de Newton é a soma de todas as forças,
denominada força resultante. Então

 amFF
i
iR .
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3.4-Força Peso 
Definição: É a força que a gravidade de um planeta exerce sobre o 
corpo. 

 gmP .
3.5-Força de Atrito
Forças tangenciais geradas entre superfícies de contato são
chamadas de força de atrito. Em alguns tipos de máquinas e
processos desejamos minimizar o efeito frenante da força de atrito.
Exemplos: mancais, parafusos de pressão, engrenagens, fluxo de
fluidos em tubos e o arrasto atmosférico nos aviões, mísseis e
satélites.
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Em outras situações desejamos maximizar o efeito do atrito.Exemplos: 
freios, embreagens, correias de transmissão, etc. De uma forma geral, 
em todos casos reais que nos quais existe movimento de deslizamento 
entre partes, as forças de atrito resultam em uma perda de energia.
3.5.1Tipos de atrito
a) Atrito a seco: ocorre quando as superfícies não lubrificadas de dois 
sólidos estão em contato sob uma condição de deslizamento relativo 
ou na eminência desse deslizamento.
b) Atrito de fluidos: ocorre quando camadas adjacentes em um fluido 
estão se movendo em velocidades diferentes.
c) Atrito interno: ocorre em todos materiais sólidos que estão 
submetidos a carregamento cíclico.
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Considere a figura abaixo:
Então o corpo permanecerá imóvel.
Se a força F aplicada a caixa não for
excessiva, a força de atrito, Fat, a
compensará exatamente, ou seja:

 FFat
3.5.1. Atrito a seco
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Faremos uma análise do mecanismo de atrito em um bloco sólido 
de massa m sobre uma superfície horizontal conforme figura 
abaixo.
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Dessa forma, a força de atrito não pode crescer idefinidademente,
para evitar o movimento do corpo. Seu valor máximo é proporcional
a força normal Fn entre as duas superfícies. Então:

 Neat FF 
e
Coeficiente de atrito estático(Adimensional)
Exemplo 5: Uma caixa com massa de 10kg apoiá-se em um piso
horizontal, e o coeficiente de atrito estático entre o coeficiente de atrito
estático entre a caixa e o piso vale 0,65. Qual a força horizontal máxima
que se pode aplicar sobre a caixa sem que esta se mova? (R: 64N)
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Exemplo 6: Considerando o exemplo anterior, suponha que a força
aplicada sobre o corpo não seja horizontal, mas faça um ângulo de 27
graus com essa direção como mostra a figura. Determine o valor máximo
da força aplicada para que o corpo não se mova? (R: 53,8N)
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Força de Atrito cinético( Dinâmico)
Se o bloco mostrado na figura anterior deslizar sobre o piso, este 
exercerá sobre ele uma força de atrito cinético.

 Ncc FF 
c
Coeficiente de atrito cinético(Adimensional)
Obs:
a)O coeficiente de atrito cinético é menor que o coeficiente de atrito 
estático.
b) O coeficiente independe da velocidade de deslizamento
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Coeficientes de atrito para algumas superfícies
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Exemplo 7: O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o piso no
exemplo 5 vale 0,45.Calcule a aceleração do bloco, sabendo o módulo da
força aplicada F vale 65N. (R: 2,1,m/s2)
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3.6-Lei de ação e reação
Se o corpo A exerce sobre o corpo B um força FBA o corpo B exerce sobre 
o corpo A uma força FAB . Essas duas são iguais e opostas, ou seja:
Além disso, as duas forças estão sobre a mesma linha de ação.
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3.7- Momento
Momento M de uma força é a tendência que uma força tem de mover um corpo na
direção de sua aplicação ou de girar um corpo em relação a um eixo. O Momento de
uma força também é denominado torque.
Com base na figura abaixo, um
efeito da força aplicada
perpendicular à manopla da
chave é a tendência de girar o
tubo em torno do seu eixo
vertical.
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3.7.1 Momento em torno de um ponto
É conveniente, em alguns problemas, usar um enfoque vetorial para o
cálculo do momento. O momento F em relação ao ponto A é dado por:
 
Unidade: N.m
Lembre-se:A regra da mão
direita garante a direção do
vetor momento
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Exemplo 8 : Calcule o módulo do momento da força de 600 N em
relação ao ponto 0 da base.