O documento apresenta as três leis de Newton sobre movimento e forças. A primeira lei descreve a inércia, ou a tendência dos corpos de permanecerem em repouso ou movimento uniforme a menos que uma força externa atue sobre eles. A segunda lei estabelece que a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à sua massa. A terceira lei afirma que para toda ação existe uma reação igual e oposta.
1. Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Ciências
Ensino Fundamental, 9º Ano
As leis de Newton
2. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Vamos começar esse estudo fazendo
algumas perguntas ...
1. Por que, quando um ônibus freia ou acelera, somos
“empurrados” para frente ou para trás?
Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns
conceitos fundamentais da Física ...
2. Por que precisamos utilizar o cinto de segurança
quando estamos no carro?
3. Como é possível retirar um papel debaixo de uma
garrafa sem tirá-la do lugar?
4. Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando
o seu próprio cabelo?
do Ensino Fundamental
3. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
As Leis de Newton
As Leis de Newton são Leis
que determinam como a ação das
Forças influenciam no estado de
movimento dos corpos.
http://www.monica.com.br/comic
s/tirinhas/images/tira241.gif
do Ensino Fundamental
4. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Trouxe grande contribuição para a
humanidade com seu estudo nas mais diversas
áreas da Ciência, principalmente em Física e
Matemática.
Isaac Newton
Nascido em 1642, mesmo ano
da morte do Físico Galileu Galilei, em
Woolsthorpe, Lincolnshire, localizada
na Inglaterra. Além de Física e
Matemática, ele estudou Filosofia,
Astronomia, Astrologia, Alquimia,
Teologia, entre outras Ciências.
Imagem:
Isaac
Newton
/
Jan
Arkesteijn
/
Domínio
Público
do Ensino Fundamental
5. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
4. O Binômio de Newton
3. A criação e o
desenvolvimento dos
Cálculos Diferencial
e Integral
2. O estudo sobre os
Fenômenos Ópticos
que possibilitaram a
elaboração da teoria
sobre a cor dos
corpos
5. O estudo das Leis dos movimentos (As Leis de
Newton - as quais estudaremos agora)
1. O desenvolvimento da
Lei da Gravitação
Universal
Dentre os muitos trabalhos que Isaac Newton elaborou, podemos citar:
Imagem: LadyofHats / Creative Commons CC0
1.0 Universal Public Domain Dedication Imagem: Suidroot / GNU Free
Documentation License
Imagem: KSmrq / GNU Free
Documentation License
do Ensino Fundamental
6. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Qualquer agente capaz de produzir
num corpo uma aceleração e/ou uma
deformação.
Força
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GeorgeStepanek
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do Ensino Fundamental
7. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Onde estão as Forças?
Elas estão presentes em
todas as situações cotidianas.
Até mesmo onde você nem
imagina. Sempre há um tipo de
força envolvida num fenômeno.
do Ensino Fundamental
8. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Instrumento utilizado para medir
força.
Dinamômetro
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Public Domain Dedication
do Ensino Fundamental
9. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Forças Fundamentais da Natureza
Na Natureza, existem apenas quatro tipos de
forças, listadas abaixo em ordem decrescente de
intensidade.
1. Força Nuclear Forte: Força responsável
por manter o núcleo do átomo coeso.
2. Força Nuclear Fraca: Força que cinde
(separa, reparte) as partículas.
3. Força Eletromagnética: Força de interação
entre partículas que possuem carga elétrica.
4. Força Gravitacional: Força de interação entre
corpos que possuem massa.
do Ensino Fundamental
10. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Classificação das Forças
Forças de Contato: São forças que surgem no
contato de dois corpos.
Ex.: Quando puxamos/empurramos um corpo.
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Oleg
Alexandrov
/
Domínio
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imagesbywestfall
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2.0
Generic
do Ensino Fundamental
11. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Forças de Campo: São forças que atuam a
distância, dispensando o contato.
Ex.: Ímã e um metal; o satélite e a Terra.
Classificação das Forças
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2.0 Generic
Imagem: StarryTG / NASA / Domínio Público
do Ensino Fundamental
12. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
12
Sir Isaac Newton 1642 – 1727
Principia Mathematica Philosophiae Naturalis.
As Leis da Dinâmica
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Isaac
Newton
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Arkesteijn
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Domínio
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Licença 2.0 Genérica
do Ensino Fundamental
13. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
1ª Lei de Newton:
LEI DA INÉRCIA
“Todo corpo continua
em seu estado de repouso
ou de movimento uniforme
em uma linha reta, a
menos que ele seja forçado
a mudar aquele estado por
forças imprimidas sobre
ele”.
(Isaac Newton - Principia)
Imagem:
NASA
/
Domínio
Público
do Ensino Fundamental
14. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Segundo Aristóteles, o
movimento de um corpo não é
um estado natural. Para que ele
ocorra, é necessária a ação de
uma força.
Segundo Galileu, inércia
consiste na tendência natural
que os corpos possuem em
manter velocidade constante.
Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C.)
Galileu (1564 d.C. – 1642 d.C.)
Imagem:
Sting
/
Creative
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Atribuição
-
Partilha
nos
Mesmos
Termos
2.5
Genérica
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Justus
Sustermans
(1597–1681)
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Domínio
Público
do Ensino Fundamental
15. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Inércia
A INÉRCIA consiste na tendência natural que os corpos
possuem em manter sua velocidade constante (Manter o seu estado
de equilíbrio – Repouso ou M.R.U.).
A grandeza física que mede a quantidade de inércia de um
corpo se chama MASSA.
http://www.monica.com.br/comics/tirin
has/images/tira91.gif
do Ensino Fundamental
16. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Observe as tirinhas a seguir ...
http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTwwETFTTZT4
Z3wueTMPY49yqIVeZ9HsEQqsEJrxqq2T7VtJAC2
http://www.cepa.if.usp.br/e-
fisica/imagens/mecanica/universitario/cap10/garfieldin3.jpg
http://www.cepa.if.usp.br/e-
fisica/imagens/mecanica/universitario/cap10/garfieldin4.jpg
do Ensino Fundamental
17. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Algumas situações em que a Lei da Inércia aparece
Imagem: BrokenSphere / GNU Free Documentation License
Imagem: Munsterbusiness.ie / Creative Commons Attribution 3.0 Unported
do Ensino Fundamental
18. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
A importância do cinto
de segurança
Num choque frontal, os
ocupantes de um carro, por causa da
Inércia, tendem a continuar em
movimento, em relação à pista e
podem, eventualmente, se chocar
contra o para-brisa, o volante. O cinto
de segurança tem a finalidade de,
nessas situações, aplicar força ao
corpo do passageiro, diminuindo a
sua velocidade.
Imagem:
Gerdbrendel
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do Ensino Fundamental
19. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Força é o agente que altera a velocidade
do corpo, vencendo assim a tendência
natural de manter seu estado de
equilíbrio (INÉRCIA).
De acordo com a Lei da Inércia...
Todo corpo em equilíbrio mantém, por inércia, sua velocidade constante.
MRU
ou
repouso
v
FR constante
0
do Ensino Fundamental
20. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Referenciais Inerciais
A primeira lei de Newton não faz distinção entre um corpo
estar em repouso ou em movimento uniforme (velocidade constante).
O fato de o corpo estar em um ou em outro estado depende do
referencial (sistema de coordenadas) em que o corpo é observado.
.
const
V
Em relação a
mim, o pacote está em
repouso, pois suas
coordenadas permanecem
constantes em relação ao
referencial. Assim, segundo
a 1ª lei de Newton, ele tende
a permanecer em repouso, a
não ser que alguma força
atue e modifique seu estado.
Ei! Aquele pacote que está em
cima da mesa está em movimento, pois
suas coordenadas estão mudando em
relação a esse referencial adotado.
do Ensino Fundamental
21. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Como você explicaria o fenômeno a seguir?
Imagem:
SoylentGreen
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Referenciais com
aceleração são chamados
de não inerciais. AS LEIS
DE NEWTON SÓ VALEM EM
REFERENCIAIS INERCIAIS,
ou seja, referenciais com
velocidade constante.
.
const
V
Há algo estranho! Se o
corpo estava em repouso em
relação ao meu referencial, ele só
poderia mudar de estado se uma
força agisse sobre ele. Ele mudou
de estado e eu não sei que força
atuou pois não vi nenhum agente.
Assim, nesse referencial, a 1ª lei
de Newton não é observada.
O fato se explica
baseado na 1ª lei de Newton: o
corpo já estava em movimento,
a tendência é manter o seu
estado já que a força foi
aplicada no trem e não no
pacote. Assim, seu estado deve
permanecer.
do Ensino Fundamental
22. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Referencial Inercial
1. O referencial só é considerado INERCIAL se
estiver em EQUILÍBRIO, ou seja, não possuir
aceleração, quer dizer, ou está em repouso
ou em movimento retilíneo uniforme (MRU).
2. As Leis de Newton somente são
válidas para referenciais inerciais!
3. Quando os movimentos tiverem grande duração
e se exigir precisão, adotar-se-á como
referencial inercial o "referencial estelar", que se
utiliza de estrelas cujas posições têm sido
consideradas invariáveis durante anos de
observação (“estrelas fixas no céu”).
Imagem: Smiley.toerist / GNU Free
Documentation License
Imagem: G. Hüdepohl/ESO / European Southern
Observatory / Creative Commons Attribution 3.0
Unported
do Ensino Fundamental
23. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Consideremos a seguinte
situação.
Se nos pusermos em
cima de uma balança dentro
de um elevador subindo, os
nossos pés exercerão uma
pressão maior sobre a
balança – esta registrará um
peso superior ao medido com
a balança no chão (figura a,
ao lado). No entanto, o
mesmo aconteceria se, de
alguma forma, a gravidade
se tornasse mais forte num
elevador parado.
Num elevador descendo
acelerado, sentiremos a gravidade mais
fraca (figura b, abaixo).
Atenção
Imagem: Peregrine981 / GNU Free Documentation License.
do Ensino Fundamental
24. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Numa conferência em Kyoto em
1922, Einstein descreveu um momento de
inspiração que teve em 1907: “Encontrava-
me sentado no gabinete de patentes em
Berna, quando, de repente, me ocorreu um
pensamento: se uma pessoa cair
livremente, não sentirá o seu próprio
peso. Fiquei surpreso. Esse simples
pensamento causou-me uma profunda
impressão. Levou-me a elaborar a teoria da
gravitação.”
Imponderabilidade
Imagem:
NASA
/
Domínio
Público
Imagem: NASA / Domínio Público
do Ensino Fundamental
25. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
2ª Lei de Newton:
“Princípio Fundamental da Dinâmica”
“A mudança do estado de movimento de um corpo é
proporcional à força motora imprimida, e é produzida na
direção da linha reta na qual aquela força foi imprimida”
(Isaac Newton - Principia)
a
m
FR
.
Imagem: Ryan Child / U.S. Navy / Domínio Público
m=1kg
F= 1N
a= 1 m/s²
A força de 1N aplicada em um corpo de 1kg provoca aceleração de 1m/s²
do Ensino Fundamental
26. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
26
Percebemos que Massa e Aceleração são grandezas
inversamente proporcionais
A força que a mão
exerce acelera a
caixa
A força que a mão
exerce acelera a
caixa
Duas vezes a força
produz uma
aceleração duas
vezes maior
A mesma força
sobre uma massa
duas vezes maior
causa metade da
aceleração
Duas vezes a força
sobre uma massa
duas vezes maior
produz a mesma
aceleração original
Sobre uma massa
três vezes maior,
causa um terço da
aceleração original
do Ensino Fundamental
27. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
3ª Lei de Newton:
LEI DA AÇÃO E REAÇÃO
“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 a partes opostas”.
(Isaac Newton - Principia)
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.
BA
AB F
F
do Ensino Fundamental
28. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Alguns exemplos de Ação e Reação
Imagem: Danielle / GNU Free Documentation License Imagem: Andre Engels / Creative Commons
Attribution 2.0 Generic
Imagem: Nasser Akabab / GNU Free
Documentation License
do Ensino Fundamental
29. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
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.
Experimente chutar uma
bola leve e outra pesada,
para comparar a reação da
bola sobre o seu pé.
Os motoristas usam um
pequeno martelo de madeira para testar
a pressão dos pneus do caminhão. Ao
batermos no pneu, exercemos uma
força sobre este. A força de reação do
pneu faz o martelo inverter o sentido do
movimento. O motorista sente o retorno
e sabe quando o pneu está bom.
Imagem: Jacinta Quesada / Domínio Público
Imagem:
Rulesfan
/
Domínio
Público
Imagem:
icegianna
/
Domínio
Público
do Ensino Fundamental
30. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
As tirinhas abaixo mostram
situações bem interessantes sobre a
3ª Lei de Newton. Analise-as e
comente sua veracidade.
http://aprendafisica.hdfree.co
m.br/leisde5.jpg
http://www.monica.com.br/comics/tirinh
as/images/tira137.gif
do Ensino Fundamental
32. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Como o caminhão
está em repouso, a
força resultante que
atua sobre ele é nula.
1 2 3
P N N N
10.000 20.000 30.000
P
60.000
P N
Exemplo 01 Resolução
N1
N2
N3
P
Na pesagem de um caminhão, no posto
fiscal de uma estrada, são utilizadas três balanças.
Sobre cada balança são posicionadas todas as
rodas de um mesmo eixo. As balanças indicaram
30000N, 20000N, e 10000N
A partir desse procedimento é
possível concluir que o peso do
caminhão é de:
A) 20.000 N
B) 25.000 N
C) 30.000 N
D) 50.000 N
E) 60.000 N
do Ensino Fundamental
33. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
F 37° FX
FY
A força FX é a única que
pode contribuir para alterar
a leitura da balança. Vamos
calcular o valor de FX.
Exemplo 02
Unifesp
Suponha que um comerciante inescrupuloso
aumente o valor assinalado pela sua balança,
empurrando sorrateiramente o prato para baixo com
uma força F de módulo 5,0 N, na direção e sentido
indicados na figura.
Resolução
Fazendo a decomposição
da força, temos que:
Com essa prática, ele
consegue fazer uma mercadoria
de massa 1,5 kg medir por essa
balança como se tivesse massa
de:
Dados: sem 37° = 0,60
Cos 37° = 0,80
G = 10m/s2
a) 3,0 kg d) 1,8 kg
b) 2,4 kg e) 1,7 kg
c) 2,1 kg
88.88
F 37°
do Ensino Fundamental
34. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
37 X
F
sen
F
37
X
F F sen
A leitura da balança será influenciada pela
ação da força peso P da mercadoria e da
força FX, pois ambas atuam na vertical
para baixo. É claro que essa duas forças
darão origem a um peso aparente.
Aparente X
P P F
Para um peso aparente de 18 N e uma
aceleração da gravidade de 10 m/s2, a
massa aparente registrada na balança
será:
18 10
Aparente
m
Resposta: LETRA D
𝐹𝑥 = 3,0 𝑁
𝐹𝑥 = 5,0 ∙ 0,6
𝑃𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1,5 ∙ 10 + 3,0
𝑚𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1,8 𝑘𝑔
𝑃𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 15 + 3,0 = 18 N
𝑃𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑚. 𝑔 + 𝐹𝑥
𝑃𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑚𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒. 𝑔
𝑚𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 =
18
10
do Ensino Fundamental
35. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
a) A leitura da balança, 650N, é o valor da força
normal que ela exerce sobre o idoso. A direção é
vertical e o sentido é para cima.
b) O peso do idoso pode ser
calculado pela relação:
P m g
68 10
P
680
P N
Parte da força que o idoso
exerce sobre a balança é
aliviada pelo apoio exercido
pela bengala no chão. O
módulo da força que a bengala
exerce sobre o idoso pode ser
calculado da seguinte forma:
bengala
P N F
680 650 bengala
F
30
bengala
F N
Vertical para cima
Exemplo 03
Uma pessoa idosa de 68 kg, ao se pesar, o faz
apoiada em sua bengala.
Com a pessoa em repouso, a leitura da
balança é de 650 N.
Considere g=10m/s²
a) Calcule o módulo da força que a balança
exerce sobre a pessoa e determine sua
direção e seu sentido
b) Supondo que a força exercida pela bengala
sobre a pessoa seja vertical, calcule o seu
módulo e determine seu sentido
do Ensino Fundamental
36. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Extras
EXTRAS
VÍDEO DO YOUTUBE
ISAAC NEWTON - O MAIOR GÊNIO DA HISTÓRIA
Link: http://www.youtube.com/watch?v=LWMOzNQl268&feature=related
SIMULAÇÃO
Simulações on-line no ensino da Física
Link: http://nautilus.fis.uc.pt/personal/antoniojm/applets_pagina/dinamica.htm
LABORATÓRIO VIRTUAL
Feira de Ciências
Link: http://www.feiradeciencias.com.br
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
Inércia (Deixe-me estar como estou)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_01.asp
INTERAÇÃO ENTRE CORPOS (Ação e reação)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp
Modelo de Foguete (3ª lei de Newton, Quantidade de movimento e Impulso)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asp
do Ensino Fundamental
37. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
Bibliografia
• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.
São Paulo: Editora FTD, 2010. vol. 01
• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. São Paulo: Editora Ática, 2011. Vol.
01.
• GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011.
• MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. São Paulo:
Editora Scipione, 2011. vol. 01.
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• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 25/05/2012.
• <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 25/05/2012.
• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 25/05/2012.
• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 25/05/2012.
• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 25/05/2012.
• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 25/05/2012.
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do Ensino Fundamental
38. CIÊNCIAS, 9º ANO
As Leis de Newton
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4
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Público
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5a
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Universal Public Domain Dedication
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton_p
ortrait_with_apple_tree.svg 15/10/2012
5b Suidroot / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prism-
rainbow-black.svg 15/10/2012
5c KSmrq / GNU Free Documentation License
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6a
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_U.S._Air_Force_Staff_Sgt._Bobbie_Ohm_walks_wi
th_Nero_a_working_military_dog_to_search_for_e
xplosives_during_a_joint_explosive_detection_trai
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6b Azreey / GNU Free Documentation License
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da_Accord.jpg 15/10/2012
6c
GeorgeStepanek / GNU Free Documentation
License
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s.JPG 15/10/2012
8a
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License
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3metro.jpg 15/10/2012
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.jpg 15/10/2012
10c
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11a
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Attribution 2.0 Generic
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_in_magnetic_field.jpg 15/10/2012
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direito da imagem como está ao lado da
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n° do
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