Dinâmica e Leis de Newton

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Bases Físicas para Engenharia
Prof. Ricardo P. Barbosa
Aula 2
Dinâmica – Forças e Leis de Newton 
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	Associar o conceito de força a interações entre os corpos
	Um estudo sobre algumas forças notáveis
	As leis de Newton
	Algumas aplicações das leis de Newton em situações simples
Aula 2: Conteúdo programático
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Escalares: Bem definidas apenas por um valor numérico e uma unidade de medida. Exemplos: tempo, comprimento, temperatura, massa, corrente elétrica
Vetoriais: Além do valor numérico e de uma unidade de medida também requerem uma orientação, caracterizada por uma direção e um sentido. Exemplos: força, aceleração, velocidade, deslocamento
Para representar as grandezas físicas vetoriais: um segmento de reta orientado chamado vetor.
Grandezas escalares e grandezas vetoriais
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Força é o agente físico cujo efeito dinâmico é a aceleração, ou seja, somente sob a ação de uma força é que um corpo pode ser acelerado, isto é, pode experimentar variações de velocidade ao longo do tempo.
Causas dos movimentos – Forças – Leis de Newton
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Força Gravitacional: Decorre da atração mútua entre as massas dos corpos.
Força Eletromagnética: Pertencem a esse grupo tanto as forças elétricas quanto magnéticas. 
Força nuclear forte: Garante a coesão dos núcleos atômicos. 
Força nuclear fraca: responsável pelo decaimento beta, processo no qual, por exemplo, um nêutron livre se decompõe originando um próton, um elétron e um anti-neutrino.
Forças fundamentais da natureza
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Forças fundamentais da natureza
	Natureza da força	Intensidade relativa
	Nuclear forte	1
	Eletromagnética	1/137
	Nuclear fraca	10-9
	Gravitacional	10-38
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Força Peso
Diferença entre massa e peso
Massa é a quantidade de matéria em um corpo ou a medida da inércia que um corpo apresenta em resposta a um esforço qualquer com o objetivo de movê-lo, pará-lo ou alterar de alguma forma seu estado de movimento.
Peso é a força de atração gravitacional exercida sobre ele na superfície de um astro.
Algumas forças notáveis
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Força Peso
g = aceleração da gravidade local
m = massa do corpo
Na Terra, ao nível do mar e em local de latitude 45º: g = 9,80665 m/s2
A unidade do Sistema Internacional:
P = m . g = [1 kg] . 
Algumas forças notáveis
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Força Normal
É uma força de contato e tem a característica de ser sempre perpendicular a superfície de contato entre os corpos.
Algumas forças notáveis
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Força de Tração em fios ideais
Fios e cordas são utilizados para puxar ou serem puxados. Um fio tracionado, uma corda esticada, são sempre usados para puxar um corpo.
Algumas forças notáveis
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Forças e deformações em molas ideais
Uma deformação x experimentada por uma mola é diretamente proporcional a força aplicada sobre ela. A lei de Hooke expressa matematicamente esse comportamento.
k é a constante elástica da mola, em N/m no SI. 
Algumas forças notáveis
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A força resultante de um sistema de forças é uma única força que, atuando sozinha, imprime a mesma aceleração todas as outras forças do sistema imprimiriam se agissem em conjunto.
→ FR = 50 N
Conceito de força resultante
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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.
Equilíbrio Estático
Um corpo está em equilíbrio estático quando se encontrar em repouso em relação a um referencial.
 
Equilíbrio Dinâmico
Um corpo está em equilíbrio dinâmico quando se encontrar em movimento retilíneo e uniforme em relação a um referencial.
Equilíbrio de um corpo
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As leis de Newton descrevem os movimentos dos corpos e representam a base da Mecânica Clássica.
1ª lei de Newton (Princípio da Inércia)
“Todo corpo livre de ação de forças permanecerá em seu estado de repouso permanente ou de movimento retilíneo e uniforme, até que uma força atue sobre ele alterando seu estado de equilíbrio”
As leis de Newton
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2ª lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica)
“A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre ele, tem o mesmo sentido dessa força e é inversamente proporcional a sua massa”.
As leis de Newton
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3ª lei de Newton (Princípio da Ação e da Reação)
“ A toda força de ação corresponde uma de reação, de modo que essas forças tem sempre mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, estando aplicadas em corpos diferentes”.
As leis de Newton
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Atividades
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1) Para transportar os operários numa obra, a empresa construtora montou um elevador que consiste numa plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção. A figura 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 afixou a placa mostrada a seguir, indicando a carga máxima que pode ser transportada por ele.
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) 6 000 N
 
Resolução
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Gabarito: E
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2) A figura abaixo mostra a força em função da aceleração para três diferentes corpos 1, 2 e 3. Sobre esses corpos é correto afirmar: 
a) O corpo 1 tem a menor inércia. 
b) O corpo 3 tem a maior inércia. 
c) O corpo 2 tem a menor inércia. 
d) O corpo 1 tem a maior inércia. 
e) O corpo 2 tem a maior inércia. 
A reta de maior inclinação (corpo 1) indica o corpo de maior massa (inércia).
Gabarito: D
Resolução
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A reta de maior inclinação (corpo 1) indica o corpo de maior massa (inércia).
Gabarito: D
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3) O peso de um corpo é uma grandeza física: 
 
a) que não varia com o local onde o corpo se encontra. 
b) cuja unidade de medida é o quilograma 
c) caracterizada pela quantidade de matéria que o corpo encerra. 
d) que mede a intensidade da força de reação de apoio. 
e) cuja intensidade é o produto da massa do corpo pela aceleração da gravidade local. 
Resolução
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Gabarito: E
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4) Segundo a Organização Mundial de Saúde, 90% dos acidentes de trânsito são causados por falha humana, 6% são por questões relacionadas à estrada e 4%, por falhas mecânicas. No que tange aos motoristas, são três os principais problemas: imprudência, quando alguma regra e conscientemente quebrada; negligencia, quando não há cuidado no cumprimento das normas; e imperícia, ou seja, falta da habilidade necessária a condução do veículo ou falta de uso do cinto de segurança. 
A legislação exige o uso do cinto de segurança para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes.
Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:
a) Primeira lei de Newton b) Primeira lei de Snell c) Lei de Ampère
d) Primeira lei de Kepler e) Lei de Lenz
Resolução
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Gabarito: A
1ª lei de Newton (Princípio da Inércia)
“Todo corpo livre de ação de forças permanecerá em seu estado de repouso permanente ou de movimento retilíneo e uniforme, até que uma força atue sobre ele alterando seu estado de equilíbrio”
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5) Associe a Coluna I (afirmação) com a Coluna Il (lei Física). Coluna I – Afirmação:
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 numa pedra parando. O garoto é, então, lançado para frente. 
Coluna II - 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).
 A ordem correta das respostas da Coluna II, de cima para baixo, 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.
Resolução
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Gabarito: D
2. Lei da Ação e Reação
3. Lei da Inércia
1. F = m.a
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Resumo da aula 2
	Associou o conceito deforça a interações entre os corpos
	Fez um estudo sobre algumas forças notáveis
	As leis de Newton
	Algumas aplicações das leis de Newton em situações simples
g
m
P
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Newton
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g
m
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