Força e Leis de Newton resumão da sua universidade no Responde Aí

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10/11/2018 Força e Leis de Newton: resumão da sua universidade no Responde Aí
https://www.respondeai.com.br/resumos/2/capitulos/1 1/8
FORÇA E LEIS DE NEWTON
O que é uma força?
Exercer uma força em um objeto é a idéia de puxar ou empurrar esse
objeto. Por exemplo, quando você está segurando uma caixa pesada,
você está fazendo uma força para evitar que ela caia.
Quando estudamos força, é importante ter em mente que existem as leis
de Newton que servem como base para análise de qualquer problema.
A primeira lei, nada mais é do que o que você sente sempre ao andar de
ônibus.
Lembra quando você está no ônibus, andando a uma velocidade "segura"
pelas ruas, e o motorista entra na curva tentando fazer o ônibus tombar
(e conseguindo, em alguns casos) fazendo você sentir como se fosse
voar pela janela? Isso acontece porque quando o ônibus faz a curva, a
sua tendência é continuar seguindo reto, mas o ônibus te "força" a fazer
a curva.
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A segunda lei de Newton, apenas nos diz uma forma de relacionar a
soma das forças com a aceleração do corpo, usando a massa do corpo.
A terceira lei de Newton é aquela que nos diz que, quando você dá
aquela topada com o dedinho no canto da mesa, a força que o seu
dedinho sofreu a mesa sofreu igual.
O uso da segunda e da terceira lei, para resolvermos os nossos
exercícios, veremos melhor no fim do capítulo.
Forças atuando em um Corpo
Forças de diversas naturezas podem atuar em um corpo, porém temos
algumas forças principais, são elas:
Peso : É a força de atração dagravidade, uma força já conhecida por
todos né? Sua fórmula é
Um corpo SEMPRE está sob ação da força peso, a única exceção é se o
enunciado comentar que a massa de algum corpo é desprezível. A força
peso, assim com a gravidade, é para baixo
Normal : É a força de reação deuma superfície. Ela não possui
fórmula, mas vai estar presente quando o corpo estiver
em contato comalguma coisa. É importante lembrar que ela é sempre
perpendicular a superfície que está encostada.
= m.F
→
r a
→
( )P
→
P = mg
( )N
→
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Tração : Sempre que tivermos fiosesticados,
estando presosno objeto, vamos ter a tração. Assim como a normal ela não tem
fórmula definida. O sentido da tração SEMPRE apontapara o fio.
Elástica : Sempre que tivermos molas interagindo com o objeto,
teremos força elástica. A fórmula para o módulo da força elástica é
Onde é a constante elástica da mola, e é o quanto a mola muda de
tamanho em relação a ela mesma sem ação de força.
A constante elástica da mola nada mais é que uma constante que
determina a força elástica para cada deformação da mola. Boiou?
Quando você deforma a mola, você a faz mudar de tamanho, o que
controla essa mudança? A constante elástica, maior valor da constante
elástica significa que a mola é mais “dura”, ou se deforma menos, que
também quer dizer que a força para deformar a mola precisa ser maior.
A deformação da mola é a variação de tamanho da mola em relação a
seu tamanho natural.
O sentido da força elástica é sempre buscando voltar ao seu tamanho
natural. Quando você aperta a mola, a força elástica é feita empurrando
o corpo que a está apertando, quando você estica a mola a força elástica
é feita puxando o corpo que a está esticando.
OBS:
A unidade de força é Newton, escrito como . Ela indica massa vezes
aceleração.
Diagrama do Corpo Livre
( )T
→
( )F
→
el
= k ∙ ΔxFel
k Δx
N
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Quando estamos analisando as forças que atuam em um corpo, devemos
fazer o DCL, ou diagrama do corpo livre. Ele nada mais é que um
esquema das forças que atuam no corpo, colocando suas direções e
sentidos de forma correta.
Podemos fazer isso por um passo a passo simples.
A massa dele é considerada?
Colocar , para baixo.
Ela está encostada em alguma superfície?
Colocar , perpendicular à superfície.
Tem algum fio?
Colocar , apontando para o fio.
Tem mola?
Colocar , se a mola estiver sendo apertadaé na direção do objeto, se
a mola estiver sendo esticadaé na direção da mola.
Imagina um ventilador, preso no teto precariamente pelo seu fio de
energia.
Daqui para frente todo corpo será desenhado como um bloco. É um
ventilador? Bloco. É uma mesa? Bloco.
TUDO vira bloco.
Vamos fazer o DCL do ventilador respondendo as perguntas do passo a
passo para colocar as forças
A massa dele é considerada?
Sim, ele tem massa.
P
→
N
→
T
→
F
→
el
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Ela esta encostada em alguma superfície?
Não, ele não encosta-se a nenhuma superfície.
Tem algum fio?
Sim, o ventilador está pendurado por um.
Tem mola?
Não, não existe mola atuando.
O diagrama, que deve ter as forças Peso e Tração, fica
Mas e aí?
Esse esquema é o DCL, mas para que diabos ele serve?
Resolvendo problemas com o “DCL”
Agora, tendo feito o DCL certinho, você tem mais da metade do
problema feito. Basta fazer o equilíbrio em cada direção, horizontal e
vertical.
Mas o que diabos significa fazer o equilíbrio emuma direção?
É analisar cada movimento em cada direção, ainda não entendeu jovem
padawan? Fique calmo. Relaxa, vamos ver isso com calma.
Fazer o equilíbrio em cada direção, é o mesmo que ver em quais
direções ele tem força resultante, que é ver em quais direções ele está
parado (ou se movendo com velocidade constante).
Depois disso basta fazer um algebrismo com as forças.
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Vamos fazer um exemplo para entender isso.
Temos um bloco de massa , sendo empurrado por uma força de módulo , em
uma superfície sem atrito. Determine a aceleração do bloco na horizontal e na
vertical. Considere o módulo da gravidade como .
Primeiro vamos anotar os dados do enunciado
Primeiro devemos fazer o DCL, respondendo as nossas perguntas do
passo a passo para colocar as forças
A massa dele é considerada?
Sim, ele tem massa.
Ela esta encostada em alguma superfície?
Sim, ele está apoiado no chão.
Tem algum fio?
Não, não existe fio atuando.
Tem mola?
Não, não existe mola atuando.
Teremos então e , além da própria força . O DCL fica
m F
g
Dados
⎧
⎩
⎨
⎪
⎪
F
m
g
P
→
N
→
F
→
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Repare que no (vertical), podemos perceber que como o bloco não
está sendo abduzido ou não tem algum Jedi fazendo-o levitar, ele deve
ficar no chão.
Então ele está em equilíbrio no .
No eixo , não podemos afirmar nada, então consideraremos ele com
uma aceleração.
Termos no 
Encontrando
No , como ele tem uma aceleração vamos considerá-la para
direita, porque positivo é sempre melhor, rs!
Então a aceleração é
OBS:
eixo y
eixo y
x
eixo y
P = mg = N
N = mg
eixo x
= FF r
m.a = F
a =
F
m
a = F
m
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Quando tivermos vários corpos começamos fazendo o DCL do “Blocão” e
depois fazemos o DCL de cada objeto. Vamos ver nos exercícios como
funciona isso de blocão.
Vamos para os exercícios para fixar isso melhor, e entender bem a parte
de forças!!!