Leis de Newton 2020

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O TREM DE MONTPARNASSE
PARIS ANO DE 1895
Leis de Newton 
e suas Aplicações
PROFESSOR: Luciano
DISCIPLINA: FÍSICA
1º ano do Ensino Médio
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“A ciência, como um todo, não é nada mais do que um refinamento do pensar diário.” Einstein
VAMOS PENSAR UM POUCO SOBRE O MOVIMENTO DAS COISAS?
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Por que os objetos começam 
a se mover?
O que faz um corpo cair 
em direção à terra?
O que faz com que um objeto em movimento altere a sua velocidade?
O que faz com que um corpo deixe de exercer um movimento?
Há mais de dois mil anos, questões como essas já eram discutidas por cientistas. Aristóteles, filósofo grego, foi um dos primeiros a estudar seriamente a natureza do movimento e propor uma explicação para esse fenômeno.
 Terra no centro do universo (geocentrismo);
 Mundo sublunar: formado a partir de quatro elementos: terra, água, ar e fogo;
 Mundo supralunar: formado por um quinto elemento (quinta-essência) chamado éter.
Universo Aristotélico
Com o passar do tempo e com a evolução do pensamento científico, a natureza do movimento foi sendo aperfeiçoada graças aos trabalhos de alguns cientistas, dos quais podemos destacar Nicolau Copérnico, Galileu Galilei e Johannes Kepler.
No entanto, o primeiro a oferecer respostas satisfatórias aos nossos questionamentos iniciais foi o Inglês Isaac Newton (1642-1727), que para isso propôs uma série de leis do movimento.
Para Newton, não há diferença entre corpos sublunares e supralunares, também não há diferenças entre movimentos naturais e violentos. Para ele, todos os corpos do universo devem obedecer às mesmas leis do movimento.
De acordo com Newton, todas leis do movimento valem em qualquer lugar, seja no Brasil, na Inglaterra, na China ou na Lua. Para saber que movimento apresentará um corpo qualquer do universo, basta conhecer as forças que atuam nesse corpo e aplicar as leis do movimento.
O que é uma FORÇA?
No sentido mais simples, é um empurrão ou puxão. Num sentido macroscópico, podem ser forças de contato ou de ação a distância.
Exemplos de forças de contato:
Competidores de cabo de guerra
Chute numa bola
Colisão frontal de carros
Exemplos de forças de ação a distância:
Newton elaborou três leis do movimento, conhecidas como as três leis de Newton. Vamos falar sobre duas dessas leis: A primeira lei, a da Inércia, e a terceira lei, a lei da Ação e Reação.
Força gravitacional
Força magnética
Força elétrica
1ª Lei de Newton: A lei da inércia
Def.: “Se nenhuma força atua sobre um corpo, sua velocidade não pode mudar, ou seja, o corpo não pode sofrer uma aceleração.” HALLIDAY, 2012.
Em outras palavras, se um corpo está em repouso, permanecerá um repouso. Se está em movimento retilíneo uniforme, continua com a mesma velocidade (mesmo módulo e orientação). A inércia, portanto, é uma propriedade que os corpos possuem de resistir à mudança de seu estado de movimento. Para mudar a velocidade de um corpo, é preciso aplicar uma força sobre ele.
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Preguiçoso, dorminhoco e gordinho, nunca foi grande amigo de dietas mas sempre teve uma ligeira inclinação para a Física!
O gato mais "obediente" às Leis da Física...
Por que, quando estamos em um barco viking e ele anda bruscamente, sentimos nosso corpo sendo lançado para trás?
Isso acontece porque o nosso corpo possui uma velocidade em relação ao solo. O barco anda, mas a tendência dos passageiros é, devido à inércia, ficar onde estava
Da mesma forma, se estivéssemos parados e a barca começasse o movimento, sentiríamos o nosso corpo sendo lançado para frente, pois a tendência seria manter o sentido da velocidade.
O princípio da inércia também explica porque as pessoas se ferem em acidentes automobilísticos. O uso do cinto de segurança tenta minimizar o efeito da inércia, ao projetar alguém contra o para-brisas de um carro numa colisão, fixando as pessoas ao veículo.
Por que o passageiro de um automóvel sente-se empurrado contra a porta, quando o carro entra numa curva?
Exemplos de situações envolvendo as Leis de Newton:
O corpo na maca tende a permanecer parado, em equilíbrio estático, e por isso cai da caminhonete.
Observe como é possível “brincar” com a inércia:
Newton também definiu o que acontece com um corpo quando ele está sob a ação de forças. Para isso, formulou a segunda lei também conhecida como “Princípio Fundamental da Dinâmica”, a qual não aprofundaremos nesse tópico.
2ª Lei de Newton: Princípio da Dinâmica
 A resultante das forças aplicadas a um ponto material é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida:
“Física meu .” 
Pirâmide: “Física meu amor”.
F=m·a
Força [N]
Massa [Kg]
Aceleração [m/s2]
(Você ama torta)
Fórmulas também usadas:
V = Vo + a . t (Vovô)
 
V2 = Vo2 + 2. a . ∆S (Torricelli)
 
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Força Resultante
1º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO E SENTIDO.
A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é obtida pela SOMA das intensidades das forças atuantes.
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Força Resultante
2º Caso: Forças atuantes na MESMA DIREÇÃO mas em SENTIDOS OPOSTOS.
A INTENSIDADE DA FORÇA RESULTANTE é dada pela DIFERENÇA das intensidades das forças atuantes.
Exemplos
F = m . a
F1 – F2 = m . a
F1 – F2 = m . a
F1 – F2 – F3 = m . a
F = 
F = 
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Força Peso
“Todos nós estamos “presos ao chão” por causa da existência de uma Força de Atração do Campo Gravitacional da Terra que nos puxa na vertical, para baixo, com a aceleração gravitacional... O Peso é uma força de campo que atua no campo gravitacional de um corpo celeste, que tem sempre o sentido de aproximar o objeto que está sendo atraído para o centro desse corpo”.
PL
PL
PL
PT
PT
PT
Variação da gravidade de acordo com o local
Força Peso
Lembre-se:
A Força Peso é SEMPRE VERTICAL PARA BAIXO em relação à Terra.
Força Normal
É a força de reação que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado.
Ela tem esse nome por sempre formar um ângulo de 90º com a superfície.
Em deslocamentos horizontais ou repouso, a força resultante vertical é zero. Nesse caso, N = P.
Força de Tração
É a força que é aplicada pelos fios (cordas, tirantes, cabos, etc.) para puxar algum corpo.
Um fio transmissor de força é considerado ideal quando ele é INEXTENSÍVEL, FLEXÍVEL E DE MASSA DESPREZÍVEL.
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III Lei de Newton: Ação e Reação
Def.: A toda ação há, sempre oposta, uma reação igual, ou as ações mútuas de dois corpos, um sobre o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias. (Newton)
Se um corpo A exerce sobre um corpo B uma força FA-B , então o corpo B também exerce sobre o corpo A uma força FB-A , de modo que essas duas forças têm o mesmo módulo, a mesma direção e sentidos opostos.
Logo,
F A-B = ̶ F B-A 
F A-B
F B-A
De acordo com Newton, as forças aparecem sempre aos pares; elas são interações entre corpos. Newton chamou esse par de forças de Ação e Reação.
1. O par ação/reação nunca se equilibra, pois as forças atuam em corpos diferentes.
Observações:
2. O par aparece instantaneamente, então qualquer uma das forças pode ser ação ou reação. 
Ação e Reação
Um patinador encostado a uma parede ganha impulso, isto é, ele se acelera ao "empurrar" uma parede com as mãos. O resultado da reação da parede é uma força que o habilita a qualquer aceleração.
Ao empurrarmos um carro colocando-o em movimento, aplicamos uma força sobre ele. A força de reação do carro está no sentido oposto ao da força aplicada.
Ao chutarmos uma bola, os nossos pés aplicam uma força sobre ela. A força de reação da bola age sobre o pé do jogador. O pé experimenta um movimento de recuo. 
Desse modo, Newton se deu conta de três características importantes das forças de interação entre dois objetos.
Em primeiro lugar, uma força nunca aparece sozinha. Elas aparecem aos pares (uma delas é chamada de ação e a outra, de reação).
Em segundo lugar, é importante observar que cada uma dessas duas forças atua em objetos distintos.
Em terceiro ligar, as forças de ação e reação ocorrem em corpos distintose, portanto, não se cancelam.
Finalmente, essas forças (aos pares) diferem uma da outra pelo sentido: elas têm sentido oposto uma da outra.
Exemplos de situações envolvendo a terceira lei de Newton:
Cabo de guerra
De acordo com a terceira lei de Newton, tente explicar como os foguetes são lançados.
Dúvida ?
As forças de ação e reação podem ser equilibradas ?
 As forças de ação e reação estão aplicadas em corpos distintos e, portanto, nunca se equilibram. 
A
B
O indivíduo B reagiu sobre A ?
A “carada” foi tão intensa quanto o “soco” ?
. 
Os efeitos produzidos pela ação e reação serão os mesmos?
Não, o efeito produzido pode ser diferente. Dependerá da resistência mecânica do corpo.
Sim, as forças de ação e reação têm sempre a mesma intensidade
Sim, não existe ação sem a correspondente reação. O indivíduo B aplicou uma violenta “carada” na mão de A
Terceira Lei de Newton
(Aplicação)
Os efeitos produzidos pela ação e reação serão os mesmos?
“Ao atirar , tome cuidado com o coice da arma”.
O que significa o coice da arma ?
Uma arma é disparada e a reação é uma força para trás. Como o rapaz está em cima de um skate (isso facilita a observação da força de reação, dado que o atrito com o chão é reduzido), ele se move para trás e conseguimos ver o efeito da força de reação.
Exemplos de situações envolvendo a terceira lei de Newton:
Ação: o pneu empurra a estrada
Reação: a estrada empurra o pneu
Reação: o gás empurra o foguete
Ação: o foguete empurra o gás
Ação: o homem puxa a mola
Reação: o mola puxa o homem
Ação: o terra puxa a bola
Reação: o bola puxa a terra
Exemplos (Aplicação):
1) Observe a figura abaixo. Explique por que o cavaleiro foi projetado para frente, quando o cavalo parou bruscamente.
O cavaleiro, por inércia, tende a manter sua velocidade em relação ao solo e, como consequência, é projetado para frente em relação ao cavalo.
Exemplos (Aplicação):
2) Um corpo de massa 10 kg com movimento retilíneo e velocidade inicial de 3m/s adquire em 5s uma velocidade de 45m/s. Qual o valor da força aplicada?
3) Submete-se um corpo de massa 5000 kg à ação de uma força constante que lhe imprime, a partir do repouso, uma velocidade de 72 km/h ao fim de 50s. Determine:
a) A intensidade da força aplicada no corpo.
b) O espaço percorrido pelo corpo.
Vo 2 + 2 . a . 
20 2 + 2 . 0,4 . 
400+ 0,8 . 
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Exemplos (Aplicação):
4) Uma partícula de massa 2,0 kg, realiza um movimento retilíneo sob ação simultânea de duas forças 𝐹1 e 𝐹2, de intensidades respectivamente iguais a 12,0 N e 5,0 N. Determine a aceleração da partícula nos casos indicados abaixo:
a) As duas forças aplicadas tem a mesma direção e sentido do movimento da partícula.
b) As duas forças aplicadas tem a mesma direção do movimento da partícula, mas a força 𝐹2 tem sentido contrário.
c) As forças aplicadas formam um ângulo de 90º.
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Exemplos (Aplicação):
5) Uma força horizontal de 20N é aplicada durante 6 segundos ao bloco A, de 6 kg o qual por sua vez está apoiado em um segundo bloco B de 4 kg. Sabendo que os blocos deslizam sobre um plano horizontal sem atrito:
Determine:
a) A aceleração adquirida por ele sistema formado pelos dois blocos.
b) A força que o bloco A exerce no bloco B.
c) A variação de velocidade sofrida pelo sistema.
a . t
 12 m/s
 . 6
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Exemplos (Aplicação):
6) Dois corpos A e B, de massas mA= 10 kg e mB= 6 kg estão interligados por um fio ideal. A superfície de apoio é horizontal e perfeitamente lisa. Aplica-se em B uma força horizontal de 32 N, conforme indica a figura abaixo. Determine:
a) A aceleração do conjunto.
b) A força de tração no fio.
Referências
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física: mecânica. Rio de Janeiro: LTC, vol. 1, 2008. 
HEWITT, P. G. Física Conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002.
SAMPAIO, J.L.; CALÇADA, C.S. Universo da Física 1: Mecânica. São Paulo: Atual, 2005.
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
Obrigado meus estimados...
Professor Luciano Pelisser
F i M...
Lavf58.28.100