Leis de Newton do Movimento

1. Leis de Newton do Movimento Física básica 1 Capítulos 4 do SZ e MN

2. Conteúdo • Introdução • Forças e interações • Primeira Lei de Newton • Segunda Lei de Newton • Massa e peso • Terceira Lei de Newton • Diagramas de corpo livre

3. Introdução • Cinemática: descrição do movimento. • Dinâmica: causas do movimento. • Mecânica Newtoniana: 1687 • Newton formula três leis, extraídas da experiência as quais são a base da mecânica clássica. Conceitos fundamentais na dinâmica • Força • Aceleração • Velocidade • Massa

4. Forças e interações • Força: interação entre dois corpos ou do corpo com o ambiente. A maneira correta de falar é dizer que um corpo “exerce uma força sobre outro corpo”. • Forças são vetores. • Tipos de forças: • Força de contato: contato direto entre corpos. • Forças de longo alcance: atuam mesmo que os corpos estejam afastados entre sim.

5. Exemplos de forças de contato • Força normal: a superfície exerce uma força perpendicular sobre o corpo que repousa sobre ela. • Força de atrito: a superfície exerce uma força paralela sobre o corpo que repousa ou se move sobre ela. • Força de tensão: associada ao processo de puxar um objeto usando uma corda extendida. Força Normal Força de atrito Força de tensão

6. Exemplos de forças de longo alcance • Força gravitacional: qualquer corpo que tenha massa atrai um outro corpo com massa. Ela é proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional à distância. Na Terra, o peso é o nome que damos à atração gravitacional que o planeta exerce sobre qualquer corpo que esteja sobre a superfície. Superfície da Terra

7. Força eletrostática: exercida por qualquer corpo com carga sobre outro corpo também com carga. Tem cargas que se atraem (e dizemos que essa cargas tem sinal contrário) e cargas que se repelem (cargas com o mesmo sinal). • As forças gravitacional e eletrostática são exemplos de forças centrais.

8. Valores típicos dos módulos de algumas forças Unidades de força: Newton (N)

9. Superposição de forças • Quando um conjunto de forças atuam simultaneamente sobre um corpo, o efeito sobre o movimento é o mesmo que o efeito produzido por uma única força, que é a resultante da soma vetorial de todas as forças:

10. Sempre podemos decompor a força em componentes definidos em um sistema de referência.

11. Primeira Lei de Newton Quando a força resultante sobre um corpo é igual a zero, sua aceleração é nula e ele se move com velocidade constante. • Caso particular: velocidade nula. • Inércia: tendência de um corpo de continuar o movimento, uma vez iniciado. • O que importa é conhecer a força resultante, no caso de várias forças atuando sobre um corpo. • Se a força resultante que atua sobre um corpo é nula, ele esta em equilíbrio.

13. Sistema de referência inercial • Um sistema de referência inercial é aquele que não esta acelerado. • A primeira lei de Newton é válida só neste tipo de sistema de referência. • Exemplos: • Carro com velocidade constante? • Ônibus acelerando? • Superfície Terrestre? Inercial Não Inercial. • Formalmente é Não Inercial. • A aceleração é tão baixa comparada com o movimento de corpos na superfície que podemos considerar-lhe como inercial

14. A aceleração do objeto dentro do trem é originada pelo movimentoacelerado do trem e não por uma força resultante atuando sobre o corpo. Mas um observador de fora poderia pensar que existe uma força atuando sobre o corpo...o que não é verdade

15. Sistemas inerciais = velocidade relativa constante • Se temos um sistema inercial A, que obedece a primeira lei, então qualquer outro sistema de referência B com velocidade relativa nula ou constante é também um sistema de referência inercial. A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilíbrio A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilibrio A bola está em movimento com velocidade constante: a força resultante é zero e a bola está em equilíbrio A bola está em repouso: a força resultante é zero e a bola está em equilibrio Os dois observadores chegam a mesma conclusão central: a força resultante na bola é nula e a bola está em equilibrio.

16. A Segunda Lei de Newton Quando uma força resultante externa atua sobre um corpo, ele é acelerado. A aceleração possui a mesma direção e sentido da força resultante. O seu módulo é proporcional ao módulo da força, sendo a constante de proporcionalidade a massa do corpo. Unidades de força N=kg m/s2

18. Para não esquecer... • A 2ª lei é uma equação vetorial e pode ser escrita usando as componentes da força e da aceleração em um certo sistema de referência. • A 2ª lei esta associada a forças externas que atuam sobre o corpo. • A 2ª lei é válida quando a massa do corpo é constante. • A 2ª lei é válida somente em sistemas de referência inerciais.

19. Massa e peso • Peso: força gravitacional que a Terra exerce sobre qualquer corpo. • Massa: quantifica o “quão fácil” é mover um corpo. Dizemos que a massa caracteriza a propriedade da inércia. Peso massa

20. Peso em lugares diferentes • A aceleração que um corpo tem durante a queda livre é diferente na Lua do que na Terra. Como a Lua é menos massiva, sua força gravitacional é menor á da terra.

21. A Terceira Lei de Newton Quando um corpo A exerce uma força sobre o corpo B (uma “ação”), o corpo B exerce também uma força sobre o corpo A (uma “reação”). Essas duas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. ELAS ATUAM EM CORPOS DIFERENTES

22. Entendendo a terceira lei • Par de ação e reação: representam uma interação mútua entre dois corpos 1 Terra-maça 2 Mesa-maça Dois pares ação e reação

23. Diagramas de corpo livre Para entender como um corpo se move deve-se lembrar que: • A primeira e segunda leis de Newton se aplicam a um corpo específico. • Só importam as forças que atuam sobre o corpo. • Os diagramas do corpo livre ajudam na identificação das forças relevantes que atuam sobreum corpo.

24. Exemplos de diagramas de corpo livre Dois Corpos