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MECÂNICA GERAL Aula 01 – Princípios e conceitos fundamentais da mecânica Professora Lorrany M. Yoshida UNIVERSIDADE CEUMA ENGENHARIA CIVIL PRINCÍPIOS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA • Mecânica • Unidades • Escalares e vetores • Leis de Newton MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 2 MECÂNICA “Mecânica é a ciência física que lida com os efeitos de forças sobre objetos.” MECÂNICAMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 3 Histórico • Arquimedes (287–212 a.C.) – Princípio da Alavanca • Isaac Newton (1642–1727) – Formulação das três leis fundamentais do movimento e a lei universal da atração gravitacional MECÂNICAMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 4 Conceitos básicos: • Espaço: região geométrica ocupada por corpos cujas posições são dadas por um sistema de coordenadas. Bidimensionais trabalha com 2 coordenadas e tridimensionais trabalha com 3 coordenadas. • Tempo: medida de uma sucessão de eventos. Não está diretamente envolvido na análise estática. • Massa: quantidade de matéria em um corpo. • Força: ação de uma corpo sobre outro. MECÂNICAMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 5 Conceitos básicos: • Partícula: é um corpo de dimensões desprezíveis, ou seja, suas dimensões são consideradas praticamente nulas, de modo que podemos analisa-la como uma massa concentrada em um ponto. • Corpo rígido: é uma combinação de um grande número de pontos materiais que ocupam posições fixas, relativamente uns aos outros. Um corpo é considerado rígido quando a variação da distância entre dois quaisquer de seus pontos é desprezível para os propósitos em questão. MECÂNICAMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 6 PRINCÍPIOS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA • Mecânica • Unidades • Escalares e vetores • Leis de Newton MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 7 UNIDADES Sistema Internacional de Unidades (SI): as unidades básicas são as de comprimento, massa e tempo, que são, respectivamente: o metro (m), o segundo (s) e o quilograma (kg). A unidade de força é: UNIDADESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 8 𝐹 = 𝑚. 𝑎 1 𝑁 = 1 𝑘𝑔 1 𝑚 𝑠2 UNIDADES • Comprimento (m) • Massa (kg) • Força (N) • Tempo (s) UNIDADESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 9 PRINCÍPIOS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA • Mecânica • Unidades • Escalares e vetores • Leis de Newton MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 10 Grandezas utilizadas na mecânica ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 11 Escalares Vetores Grandeza definida por um valor numérico e unidade de medida ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 12 GRANDEZA ESCALAR MASSA TEMPO TEMPERATURAENERGIA Grandeza definida por direção, sentido e intensidade ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 13 GRANDEZA VETORIAL FORÇA ACELERAÇÃO VELOCIDADE ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 14 VETORES ORIGEM EXTREMIDADE Representação vetorial PROPRIEDADES ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 15 VETORES POSSUEM A MESMA DIREÇÃO, SE FOREM PARALELOS OU PERTENCEREM A MESMA LINHA. VETORES POSSUEM O MESMO SENTIDO SE TIVEREM A MESMA DIREÇÃO E A MESMA ORIENTAÇÃO. PROPRIEDADES ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 16 VETORES IGUAIS: MESMO MÓDULO, MESMA DIREÇÃO E SENTIDO. CUIDADO!!!!!!!! PROPRIEDADES ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 17 Um Vetor é o oposto de outro, quando tiver o mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário PROPRIEDADES Produto de um número por um vetor = é um vetor que possui módulo “a” vezes o módulo de “V” e seu sentido será: • Mesmo sentido de V se a >0 • Contrário ao sentido de V se a <0 ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 18 ESCALARES E VETORESMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 19 OBS: UM NÚMERO PODERÁ MODIFICAR O MÓDULO E/OU O SENTIDO DE UM VETOR, NUNCA SUA DIREÇÃO. OPERAÇÕES ENTRE VETORES Qual é o vetor resultante do sistema de vetores abaixo? MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 20 OPERAÇÕES ENTRE VETORES Qual é o vetor resultante do sistema de vetores abaixo? MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 21 REGRA DO PARALELOGRAMO R R2 = V12 + V22 - 2.V1.V2.cos Lei dos cossenos OPERAÇÕES ENTRE VETORES – Casos particulares Vetores de mesma direção e sentido: MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 22 OPERAÇÕES ENTRE VETORES – Casos particulares Vetores de mesma direção e sentidos contrários: MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 23 OPERAÇÕES ENTRE VETORES – Casos particulares Vetores perpendiculares (90◦): MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 24 PRINCÍPIOS E CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA • Mecânica • Unidades • Escalares e vetores • Leis de Newton MECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 25 Primeira Lei: Uma partícula permanece em repouso ou continua a se mover com velocidade uniforme se não existir qualquer força em desequilíbrio atuando nela. Segunda Lei: A aceleração de uma partícula é proporcional à soma vetorial das forças atuando nela, e se dá na direção desta soma vetorial (𝐹 = 𝑚𝑎). Terceira Lei: as forças de ação e reação entre corpos que interagem entre si são iguais em valor, opostas em direção e sentido (atuam na mesma linha). LEIS DE NEWTONMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 26 Exercícios: 01. Duas crianças, cujos pesos estão indicados em newtons, se equilibram em um balanço. Determine o valor da força vertical n e a posição x da segunda criança. LEIS DE NEWTONMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 27 LEIS DE NEWTONMECÂNICA GERAL M.a Lorrany M. Yoshida 28 02. Qual das alternativas apresenta duas notações corretas para dizemos que um vetor 𝐴 tem módulo igual a 5? a) A = 5 ou 𝐴 = 5 b) A = 5 ou | 𝐴 |= 5 c) | 𝐴 |= 5 ou 𝐴 = 5 d) A = 5 ou |A|= 5 e) 𝐴 = 5 ou |A|= 5 03. (FESP) Num corpo estão aplicadas apenas duas forças de intensidades 12N e 8,0N. Uma possível intensidade da resultante será: a) 22 N b) 3,0 N c) 10 N d) Zero e) 21 N 04. (FUND. CARLOS CHAGAS) O módulo da resultante de duas forças de módulos F1 = 6kgf e F2 = 8kgf que formam entre si um ângulo de 90 graus vale: a) 2 kgf b) 10 kgf c) 14 kgf d) 28 kgf e) 100 kgf 05. O vetor 𝐴 tem componentes Ax = 1,3 cm e Ay = 2,25 cm; o vetor 𝐵 tem componentes Bx = 1,3 cm e By = 2,25 cm. Encontre 𝐴 + 𝐵.