Física I Mecânica

Física IMecânica Alberto Tannús II 2010

Tipler&Mosca, 5a Ed.Capítulo 4 • Primeira Lei de Newton; • Segunda Lei de Newton; • Forças gravitacionais - Peso; • Terceira Lei de Newton

Primeira LeiInércia Considerações: • Um objeto permanece em repouso a menos que atuado por uma força externa; • Um objeto em movimento permanece em movimento com velocidade constante a menos que atuado por uma força externa;

Segunda LeiForça e massa Considerações: • A aceleração de um objeto está na direção da força resultante atuando sobre ele. Ela é proporcional à força resultante, e inversamente proporcional à massa do objeto; ou

Força Resultante • É a soma vetorial de todas as forças atuando num objeto;

Terceira LeiAção e reação Considerações: • Forças sempre ocorrem em pares iguais e opostos. Se um objeto A exerce força em um objeto B, uma força igual e oposta é exercida por B em A;

Primeira LeiReferenciais Inerciais • Se nenhuma força atua em um objeto, qualquer sistema de referência com respeito ao qual a aceleração do objeto permanece nula é um referencial inercial. Ex. bola em um aeroplano com v constante;

Massa • É uma medida da “resistência” à aceleração: • É portanto, uma medida da Inércia de um corpo; Se F produz aceleração a1 em m1, e também produz aceleração a2 em m2, então

Padrão de massa • Cilindro de liga de platina-irídio preservado no International Bureau of Weights and Measures em Sèvres, França • Sua massa é de 1 Kg (unidade de massa do SI); • A força que produz uma aceleração de 1 m/s2 nessa massa equivale a 1 newton (1 N)

Exemplo • Uma força produz uma aceleração de 5 m/s2 num objeto de massa m1. Quando a mesma força é aplicada num copo de sorvete de massa m2, a aceleração produzida é 11 m/s2. • Qual é a massa do copo de sorvete? • Qual é a magnitude da força?

Solução:

Façam vocês: • Uma força de 3 N produz uma aceleração de 2 m/s2 num objato de massa desconhecida • Qual é a massa deste objeto? • Se a força fopsse aumentada para 4 N, qual seria a aceleração?

Forças Resultantes • Verifica-se experimentalmente que duas forças atuando sobre um objeto o aceleram de forma equivalente a uma força igual à soma vetorial das forças individuais. Assim, forças se combinam como vetores, e a Segunda Lei de Newton se escreve como:

Exemplo • Você encontra-se isolado no espaço afastado de sua espaçonave. Por sorte, você tem uma unidade de propulsão que provê uma força constante F por 3 s. Depois de 3 s você se afastou 2.25 m. Se sua massa é 68 kg, encontre F.

Exemplo • Uma partícula de massa 0.4 kg é sujeita simultaneamente a duas forças, e se a partícula está na origem do sistema de coordenadas, e parte do repouso em t=0, encontre: a) O vetor posição; b) sua velocidade, em t=1.6 s.

Força gravitacional:Peso • Fato: um corpo deixado próximo da terra é acelerado rumo ao seu centro, e desprezando o atrito do ar, todos os corpos sofrem a MESMA aceleração g, independente de sua massa ou tamanho.

Peso: • A força da gravidade que produz esta aceleração. g é a força por unidade de massa exercida pela terra (w/m), e é uma propriedade do ponto no espaço, portanto um Campo de Forças.

Massa e peso u é a unidade de massa unificada, e equivale a 1/12 da massa do átomo de carbono 12 neutro. A massa de um átomo de Hidrogênio é aproximadamente 1 u.

Exemplo • A força resultante atuando em uma estudante de 130 libras (~ 70 kg) é 25 libras (~ 13 kg). Qual é sua aceleração? Quanto dá isso em m/s2?

Terceira LeiEquilíbrio • Se um objeto A exerce uma força em outro B, então B exerce uma força em A de mesma magnitude e direção, mas com sentido oposto àquela primeira. • São chamadas de forças de Ação e de Reação

Dilema do burro • Um burro recusa a puxar uma carroça chamando a atenção para a Terceira Lei: “Como disse Newton, qualquer força que eu faça na carroça ela fará uma força igual e oposta em mim e portanto nunca haverá movimento pois a carroça não será acelerada” O que há de errado com esta afirmação?

Análise das forças

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