Força e Movimento I

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FÍSICA GERAL I - FORÇA E MOVIMENTO I - (aula 02)
Prof. Francisco Alves
Primeiro pergunta - O que causa uma aceleração?
- A mudança da velocidade (aceleração) deve ser atribuída a interação entre o corpo e a sua vizinhança.
- Uma interação que pode causar uma aceleração de um corpo é chamada de uma FORÇA.
- Entendimento da relação entre força e aceleração foi construída por Newton (Isaac Newton 1642 -1727), cujas Leis e fundamentos da Mecânica Clássica, foram publicadas em "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural" em 1687.
As Leis de Newton são os Fundamentos da Mecânica Clássica.
1ª Lei de Newton
	Se não houver forças atuando sobre um corpo, então a velocidade do corpo não pode variar, ou seja, o corpo não pode estar acelerado.
	Dizemos que a partícula está em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) ou em repouso, ou seja, 
FORÇA
	Força é o fenômeno capaz de produzir uma aceleração em um corpo, uma definição melhor é de que uma força é uma interação entre dois corpos ou entre o corpo e o ambiente. por isso, sempre nos referimos a força que um corpo exerce sobre outro, veja a figura.
Figura 1 - 
(Fonte: Halliday, Resnick, Walker)
TIPOS DE FORÇA
- Força de Contato 
	É a força que envolve o contato direto entre dois corpos devido ao ato de puxar ou empurrar um corpo qualquer. Ex. força normal, força de atrito, força de tensão, etc.
- Forças de Longo Alcance
	São forças que atuam nos corpos mesmo estando muito afastados entre si, que são as forças de campo. Ex. força entre um par de ímãs, força da gravidade, etc.
	Força como a aceleração são grandezas vetoriais, logo possui módulo, direção e sentido e obedece ao Princípio da Superposição.
	A força resultante é uma única força que atua sobre o corpo em substituição das demais forças.
SISTEMAS DE REFERÊNCIA INERCIAIS
	É um sistema na qual a 1ª Lei de Newton é válida, ou seja, é o sistema da qual analisamos os movimentos dos corpos de um referencial inercial. A Terra pode ser considera, no mínimo aproximadamente, um sistema de referencia inercial, desde que não levamos em consideração os movimentos de rotação e translação da Terra. Em um referencial inercial 
MASSA
	Quando a mesma força F é aplicada a dois corpos de massas diferentes m1 e m2, os corpos adquirem aceleração diferentes a1 e a2.
 
	Quando duas forças diferentes F1 e F2 atuam no mesmo corpo de massa m, o corpo adquire acelerações diferentes a1 e a2.
A razão entre o módulo da força resultante e o módulo da aceleração é constante
SEGUNDA LEI DE NEWTON DO MOVIMENTO: 
	Quando uma força resultante externa atua sobre um corpo, ele se acelera. A aceleração possui a mesma direção e o mesmo sentido da força resultante. O vetor força resultante é igual ao produto da massa do corpo pelo vetor aceleração do corpo.
 
SISTEMAS DE UNIDADES
	SISTEMAS
	FORÇA (F)
	MASSA (M,m)
	Aceleração (a)
	SI
	Newton (N)
	Quilograma (Kg)
	Metro por segundo ao quadrado (m/s2)
	CGS
	Dina (dyn)
	Grama (g)
	Centímetro por segundo ao quadrado (cm/s2)
 
ALGUMAS FORÇAS
a) Força gravitacional - é uma força de longo alcance e devido a propriedade da gravidade. A Terra exerce uma atração gravitacional sobre o corpo, mesmo que não haja nenhum contato direto entre o corpo e a Terra.
b) Força Peso - a atração gravitacional que a Terra exerce sobre os objetos é o peso.
 
c) Força Normal - é a força exercida sobre um objeto por qualquer superfície com a qual ele tenha contato. O adjetivo normal significa que a forca sempre age perpendicularmente à superfície de contato, seja qual for o ângulo dessa superfície.
d) Força de Atrito - é a força exercida sobre um objeto por uma superfície que age paralelamente a superfície, no sentido oposto ao deslizamento.
Direction of attempted slide = Direção da tentativa de deslizamento (força de deslizamento)
 
e) Força de tensão - é a força que exerce sobre uma corda (esticando), puxando o objeto quando o mesmo está amarrado. Um exemplo dessa força é o ato de puxar seu cachorro pela coleira. 
ILUSTRAÇÃO - Várias forças
TERCEIRA LEI DE NEWTON DO MOVIMENTO:
	Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B (uma “ação”), o corpo B exerce uma força sobre o corpo A (uma “reação”). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos opostos. Essas duas forças atuam em corpos diferentes.
Exercício resolvido
 
1234
()....
N
FRFFFFF
=+++++
rrrrrr
0.
F
=
å
r
21
121122
12
.
ma
FFFmama
ma
==Þ=Þ=
3
12
123
... constante
N
R
NR
FF
FFF
aaaaa
======
()
()()
()
xx
yy
zz
FRma
FRmaFRma
FRma
ìü
=
ïï
ïï
=Û=
íý
ïï
=
ïï
îþ
r
r
rr
rr
r
r
325
2
110; 110; 11; 110.
m
kggmcmNkgNdyn
s
====
.
g
Fmg
=
r
r
.
Pmg
=
r
r
 .
fforçadeatrito
®
r
2
Uma lata de biscoitos de 2,0 Kg é aceler
ado a 3,0 m/sna direção mostrada por na
 figura, sobre 
uma superfície horizontal sem atrito. A 
aceleração é causada por três forças hor
izontais, sendo 
apenas
a
r
123
3
 duas delas mostradas: de módulo 10 N e
 de módulo 20 N. Qual a terceira força 
 em 
notação de vetor unitário? E o módulo de
 com a sua direção?
FFF
F
rrr
r
(
)
(
)
(
)
123112233
33
33
ˆˆˆˆˆˆˆˆ
A força resultate, (),
ˆˆˆˆˆˆˆˆ
10cos30103020cos90209023cos50350,
ˆˆˆˆˆˆˆ
8,75203,94,6
iFRmaFFFmaFiFjFiFjFiFjmaiaj
isenjisenjFiFjisenj
ijjFiFjijF
=Þ++=Þ+++++=+
-°-°+°+°++=°+°
--+++=+Þ
rrrr
rr
33
3333
13
ˆˆˆˆˆˆ
3,94,68,715,
ˆˆˆˆˆˆ
 12,610,4()()12,610,4
Outra maneira é projetando os vetores na
s respectivas direções [x e y]
Na direção x ()()
iFjijij
FiFjijFxFyij
FxFxma
+=++-
+=-Þ+=-
®+=
rr
3
33
1233
333
333
()10cos30()23cos50,
8,7()3,9()12,6 N
Na direção y ()()()()103020()2350
520()4,6()4,615()10,4 N
 ()()
xFxx
FxFx
FyFyFymaysenFyxsen
FyFyFy
FFxFy
Þ-°+=°
-+=Þ=
®++=Þ-°++=°
-++=Þ=-Þ=-
=+
r
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
333
2222
3333
3
ˆˆˆˆ
12,610,4
 ()()12,610,4 16,34 N.
O vetor se encontra no quarto quadrant
e
10,4
 39,5formando um ângulo de 39,5° com x e
 50,5° com y
12,6
3
FiFjFij
iiFFxFyF
F
arctg
qq
f
=+Þ=-
=+=+-Þ=
-
æö
==Þ=-°
ç÷
èø
=
r
r
6036039,5320,5
qf
ìü
ïï
íý
ïï
-=°-°Þ=°
îþ
0.
R
F
=
r
A força atuando sobre o quilograma padr
ão fornece ao corpo uma aceleração .
Fa
r
r