Aula de Física: Conceitos, Grandezas, Força, Cinemática, Leis de Newton

1. Alguns Conceitos de Física
Prof Carlos Priante

2. Força e Peso

3. FORÇA
• É um agente físico capaz de produzir ou
alterar o movimentos de corpos.
• Depende de sua direção (vertical e horizontal)
e seu sentido (direita, esquerda, cima e baixo)
• Intensidade ou módulo: diz se a força é o
suficiente para provocar a ação desejada. SI=
N (Newton)

4. 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...”.

5. 𝑃
𝑃 𝑃
𝑃
𝑃
𝑃
𝐹
𝑃
A Força Peso é SEMPRE VERTICAL PARA BAIXO em relação à Terra.
TodasasimagensdesseslideforamproduzidaspeloProf.LeandroLima

6. Em deslocamentos
horizontais ou repouso, a
força resultante vertical é
zero. Nesse caso, N = P.
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.
P

N

Imagem:Stannered/Domínio
Público

7. A Força Normal é SEMPRE PERPENDICULAR à superfície de apoio.
𝑁 = 0
Pois o corpo não está
apoiado em nenhuma
superfície
𝑁
𝐹
𝑁
𝑁
𝑁
TodasasimagensdesseslideforamproduzidaspeloProf.LeandroLima

8. O que de fato as balanças medem?
Quando subimos numa balança, costumamos
dizer que vamos nos pesar. Mas balanças, por
definição, medem massa. Então o correto
seria dizer que "vamos nos massar".
A forma que a balança nos dá
a massa do corpo depende do
seu funcionamento.

9. As balanças de farmácia, que são as
mais comuns, medem a Força Normal
e não o Peso.
O que de fato as balanças medem?
A balança mede a NORMAL, mas
nos informa o que seria a massa de
um objeto único que estivesse
colocado sobre ela.
A balança deve estar na horizontal,
para medir corretamente, pois, caso
contrário, pode dar medidas erradas
Imagem:EvanBench/CreativeCommonsAttribution
2.0Generic
Imagem: Berthold Werner / GNU Free
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10. E agora?
Elevador descendo acelerado.
O que indica a leitura?
O que indica a
leitura?

11. 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 – que
registrará um peso superior
ao medido com a balança no
chão (figura a, ao lado).
Num elevador descendo acelerado,
sentiremos a gravidade mais fraca.
(figura b, abaixo).
Atenção

12. Força de Atrito
• Quando um corpo, ao se deslocar, mantém sua superfície em
contato com a de outro corpo.
• A força de atrito é a representação da resistência ao
movimento do corpo.
• Esta força depende da força normal do corpo e da rugosidade
das superfícies envolvidas.

14. Força Centrípeta
• Quando um corpo faz uma trajetória curva, surge uma força
com direção reta que passa pelo ponto da trajetória em que
está o corpo e pelo centro da curva desta trajetória.
• Sem a força centrípeta que puxa o corpo ao centro, este corpo
passa a ter uma trajetória reta e sai pela tangente.

15. Determinação de Resultante
• Quando duas forças são aplicadas em um mesmo
corpo, ambas em mesma direção e sentidos,
soma-se as intensidades:
R=F1+F2
Quando duas forças são aplicadas em um mesmo
corpo, em mesma direção e em sentidos opostos,
subtrai-se as intensidades:
R=F1-F2 (maior menos a menor)

17. T
A
R
E
F
A

18. Trabalho e potencia de uma força
• Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando
produz um deslocamento no corpo, atraves da transferencia de
energia de um corpo a outro.
• Utilizamos a letra grega tau minúscula (t) para expressar trabalho.
• A unidade de Trabalho no SI é o Joule (J)
• Quando uma força tem a mesma direção do movimento o trabalho
realizado é positivo: >0;
• Quando uma força tem direção oposta ao movimento o trabalho
realizado é negativo: <0.

19. • Quando a intensidade da força é paralela ao deslocamento
(espaço percorrido):
• EX.: Qual o trabalho realizado por um força de 10N
para levantar um livro do Harry Potter caido no chão
e coloca-lo numa estante que está a 12m ?
t= 10 x 2
t= 20J (Nxm)

20. • Para que uma força realize certo trabalho é necessário um
intervalo de tempo.
• Isto define a rapidez com que o trabalho é realizado e recebe
o nome de Potencia. Unidade watt W (1W= 1J/s)
P= T P= F x Δd P= F x Vm
Δt Δt
• EX.: Qual a potência média que um corpo desenvolve quando
aplicada a ele uma força de 12N, por um percurso de 30m,
sendo que o tempo gasto para percorrê-lo foi 10s?

22. TAREFA

23. Máquinas Mecânicas
• Máquinas são capazes de aplicar um força mecânica pra
desenvolver uma tarefa.
• As máquinas podem ser simples como:
• Alavanca: uma barra que pode girar sobre um ponto de
apoio. A aplicação de uma força em um dos lados da barra
produz o movimento em outro ponto.
Quanto maior a distancia entre o ponto de aplicação da força
e do ponto de apoio, menor será a intensidade necessária
para o movimento.

24.  Qualquer alavanca apresenta os seguintes elementos:
 força potente (P) força aplicada na alavanca
 força resistente (R) força que a máquina exerce em
oposição à força potente
 ponto de apoio (O): local onde a alavanca se apoia quando
em uso (fulcro)
 braço potência(BP): distância entre a força potente (P) e o
ponto de apoio;
 braço resistente
(BR): distância
entre a força
resistente (R) e o
ponto de apoio;

25. Os três tipos de alavanca
Existem três tipos de alavanca e elas se diferenciam de acordo
com a posição da força potente, da força de resistência e do
ponto de apoio.
• Interfixa = ponto de apoio entre a Força potente e a força de
resistência.
• Inter-resistente = a força resistente está entre o ponto de
apoio e a força potente.
• Interpotente= entre o ponto de apoio e
a força resistente

26. Classifique as alavancas
• Tesoura - Interfixa
• Pinça- inter potente
• Grampeador – inter resistente

27. INTERFIXA
INTERFIXA
INTERESISTENTE
INTERFIXA
INTERFIXA

28. INTERFIXA
INTERFIXA
INTERESISTENTE

30. R= 10m PxBP= RXBR
90x4=60xX
360/60=X X=6m +4m=10m
R= 5kgf PxBP= RXBR
0,80xX=12x0,40
4,8/=X X=6

31. • Roldana ou Polia: São discos com um canal por meio do qual
passa um fio ou corda, em que está presa uma carga.
• A roldana fixa facilita a realização de um esforço pois muda a
direção da força.
• A força necessária para equilibrar o corpo é igual à força
realizada pela pessoa. Entretanto, para levantar a carga,
temos que puxar para baixo (a favor da gravidade), o que
facilita o trabalho.

32. • As roldanas móveis diminuem a intensidade do esforço
necessário para sustentar um corpo, pois parte desse
esforço é feito pelo teto, que sustenta o conjunto.
• Com uma roldana móvel, a força
necessária para equilibrar a carga é
dividida por dois (21).
• Com duas roldanas móveis, a força
necessária é dividida por quatro (22).
• Com três, é dividida por oito (23), e assim sucessivamente.

34. R= 8,5
68
34
17
8,5

35. • Plano inclinado: Carregando um pilha de livros (do Harry
Potter) você poderá optar por utilizar uma de duas rampas. A
primeira é bem inclinada, e a outra tem inclinação suave.
• Para evitar a fadiga e fazer menos esforço, provavelmente
você escolheria a mais suave.
• Planos inclinados facilitam muito o levantamento de pesos.
Quanto menor a inclinação, menor a força.

37. • Um operário empurra um pneu de 20 kg de
massa, com velocidade constante sob uma
rampa de deslocamento vertical de 4,0 m..
Considerando um, que ocorre em 25 s,
determine:
• (g = 10 m/s2)
• a) o trabalho realizado pela força do operário;
• T=mgh T= 20x10x4 T=800J

38. TAREFA DESAFIO
R= 15kgf
PxBP=RxBR
30x2=4xX
60/4=X
x= 15Kgf
60
30

39. Grandezas Físicas

40. Grandezas
• É tudo aquilo que pode ser medido, ou seja, lhe atribuir
um valor numérico e unidade. Ex: velocidade, massa,
tempo, etc.
• Toda grandeza possui um padrão ou uma regra a ser
seguidos.
• Após definir um padrão, é atribuído a grandeza uma
unidade de medida (múltiplos e submúltiplos), criando
assim os instrumentos de medida.

41. Classificação de grandezas físicas
•GRANDEZA FUNDAMENTAL: grandeza primitiva. Exemplos:
comprimento, massa, tempo, temperatura, etc.
•GRANDEZA DERIVADA: definida por relações entre as
grandezas fundamentais. Exemplos: velocidade, aceleração, força,
trabalho, etc.
Ex:
•Grandeza Fundamental: comprimento (unidade=metro)
•Grandeza Derivada: área (metro ao quadrado)
volume (metro cúbico)

42. •GRANDEZA ESCALAR: definidas pelo valor numérico e
pela unidade de medida; não se associa às noções de direção e
sentido.
Exemplos: temperatura, massa, tempo, energia, etc.
•GRANDEZA VETORIAL: Necessita de direção, sentido,
de valor numérico e de unidade de medida.
Exemplos: força, impulso, quantidade de movimento,
velocidade, aceleração, etc.
Tipos de Grandezas

43. Vetor
• Para representar uma grandeza vetorial é necessário indicar não só a
intensidade (módulo- 25s, 10kg) mas também a direção e o sentido
da grandeza.
• Para isso utiliza-se o Vetor.
• A reta indica a direção e a seta o sentido.
• Ex: uma pedra lançada na vertical, cai na vertical, ou seja na mesma
direção mas com sentidos diferentes. Na subida ela foi para cima e
na volta o sentido foi para baixo.

44. UNIDADES DE MEDIDAS
•Medir uma grandeza física significa compara-la
como uma outra grandeza de mesma espécie, um
padrão.
•Este padrão é a unidade de medida.
•No Brasil, o sistema de unidade oficial é o Sistema
Internacional de unidades, conhecido como SI.

45. UNIDADES DE COMPRIMENTO
1010

46. UNIDADES DE MASSA

47. UNIDADES DE TEMPO

48. Unidade de Volume

49. Sistema Internacional de Unidades
(SI)
As sete unidades fundamentais do SI são:

50. Além das unidades fundamentais, há as unidades derivadas.
Seguem alguns exemplos:

51. Múltiplos e submúltiplos do SI

52. Notação Científica
• A notação científica serve para expressar números muito
grandes ou muito pequenos. O segredo é multiplicar um
numero pequeno por uma potência de 10.
• A forma de uma Notação científica é: m . 10 e, onde m
significa mantissa e E significa ordem de grandeza.
• 200 000 000 000 » 2,00 000 000 000
(a vírgula avançou 11 casas para a esquerda, então em
notação científica este numero fica: 2 . 1011 )
• 0,0000000586 » movendo a virgula para direita » 5,86 (avanço
de 8 casas) » 5,86 . 10-8

53. 151 000 0,12000003
200 876660000045
0,000990 6754200000
0,100000 0,0000043562772
300 000 000 000 236,788
1,51 x105
2 x102
9,90 x10-4
1 x10-1
3 x1011

54. As três Leis de Newton
Aplicações no cotidiano

55. Primeira lei de Newton
(Princípio da inércia)
"Todo corpo permanece em seu estado de repouso, ou de
movimento uniforme em linha reta, a menos que seja
obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele“
 Isso significa que um ponto material isolado possui velocidade
vetorial constante.
 Inércia é a propriedade da matéria de resistir a qualquer
variação em sua velocidade.

56. Aplicação
Quando o ônibus freia, os passageiros tendem, por
inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham, em
relação ao solo. Assim, são atirados para frente em
relação ao ônibus.

57. Aplicação
Quando o cão entra em movimento, o menino em
repouso em relação ao solo, tende a permanecer em
repouso. Note que em relação ao carrinho o menino é
atirado para trás.

58. Aplicação
Por inércia, o cavaleiro tende a
prosseguir com sua velocidade.

59. Segunda lei de Newton
(Princípio fundamental da
Dinâmica)
amFR


Quanto maior a intensidade da força aplicada sobre um corpo,
proporcionalmente maior será a aceleração que o corpo alcança.
F= intensidade da força
m= massa do corpo
a= aceleração adquirida

60. 1º Caso FR tem o mesmo sentido da velocidade V.
Neste caso a aceleração a também tem o mesmo sentido de V e o movimento é acelerado,
isto é, o módulo de V aumenta com o tempo.
2º Caso FR tem sentido contrário da velocidade V.
Neste caso, a aceleração a tem sentido oposto ao de V e o movimento é retardado, isto é,
o módulo de V diminui com o tempo.

61. Quanto maior a força aplicada, maior a aceleração!
Quanto maior a massa de um corpo, maior a
força necessária para imprimir determinada
aceleração
Quanto menor a massa de um corpo, maior a
será a aceleração

62. • As forças na natureza existem aos pares.
• Um segundo corpo que sofre a ação do
primeiro corpo, devolve a força na mesma
intensidade que recebeu.
a) têm a mesma intensidade;
b) têm a mesma direção;
c) têm sentidos opostos;
Terceira lei de Newton
(Ação e reação)

63.  As forças de ação e reação entre os corpos são
denominadas forças de interação. A toda ação corresponde
uma reação. aplica-se a 3ª Lei de Newton.

64.  Ao andarmos nossos pés aplicam uma força sobre o solo e
consequentemente o solo responde com uma força igual,
empurrando nosso pés

65.  O helicóptero é um aparelho capaz de levantar vôo na vertical
por possuir uma hélice na parte superior, que funciona como
propulsor. Quando o motor é ligado, a hélice principal gira,
impulsionando o ar para baixo. Pelo princípio da ação e reação, o
ar aplica na hélice uma força de reação para cima.

66. Movimentos

67. Cinemática
• Qualquer corpo que realiza um movimento é chamado de
móvel. Seja um átomo, um carro, um navio ou uma galáxia.
• As principais referencias e grandezas que caracterizam um
movimento são:
 Posição do corpo
 Espaço percorrido (distancia)
 Trajetória
 Intervalo de tempo
 Velocidade
 Aceleração

68. Posição
• É a localização de um móvel em relação a um referencial
(marco zero).
• Ex: No sistema de quilometragem crescente das estradas
estaduais é usado a capital como ponto referencial.

69. Distância
• A posição do móvel modifica-se à medida que ele se
desloca no espaço.
• O espaço percorrido é a distancia entre duas posições
ocupadas pelo móvel durante o movimento.
Δd= di + d + d+ ... +df
 delta d (delta e): espaço (distancia) percorrido
 df (e): posição final
 di (e0): posição inicial

70. • É todo o trajeto percorrido.

71. DESLOCAMENTO ESCALAR (S):
S = S – So
S = Deslocamento escalar
S = Posição final do móvel
S0 = Posição inicial do móvel
É importante ressaltar que deslocamento escalar e distância
percorrida são conceitos diferentes. Enquanto o deslocamento
escalar é uma simples comparação entre a posição inicial e a posição
final, a distância percorrida é a soma de todos os espaços percorridos
pelo móvel.

72. • É uma linha reta entre a posição inicial e final.

74. Trajetória
• Quando um corpo se move, ele ocupa varias posições.
• Se juntarmos todas estas posições criamos uma linha
descrevendo o caminho do corpo.
• O comprimento dessa trajetória depende do total de espaço
percorrido.

75. À medida que a bomba cai o avião se desloca para frente. Assim, se
uma pessoa dentro do avião olhar para baixo verá a bomba cair em
linha reta, ao passo que um observador parado no chão verá a
bomba cair em forma de um arco parabólico.
Errouuuu

76. Intervalo de tempo
• Ao percorrer um trajetória o móvel demora um certo tempo.
• O intervalo de tempo Δt é o tempo decorrido entre dois
instantes (posições) de uma trajetória.
Δt= tf – ti ou Δt= t – t0

77. Velocidade
• A relação entre o espaço percorrido e o intervalo de tempo nos
dá a medida da rapidez com que foi realizado o movimento.
• Esta é a velocidade média Vm : A velocidade média é definida
então como sendo a distância total percorrida pelo objeto em
movimento dividida pelo tempo total gasto no percurso.
*A velocidade média
não é uma constante
S = Deslocamento
escalar
Vm = Velocidade
escalar média
t = Tempo gasto

78. Exercício
Considere um automóvel que faz uma viagem de Curitiba a São
Paulo gastando um tempo de 6h e depois de São Paulo ao Rio de
Janeiro gastando um tempo de 6,5h. A velocidade media de cada
percurso será?

79. • A velocidade deste carro, a cada instante, é indicada pelo
velocímetro e é chamada de velocidade instantânea.
• A velocidade instantânea é a velocidade do corpo em um
instante muito pequeno de tempo.
• No percurso do automóvel a
velocidade deste varia em diversos
momentos, ora aumentando
ora diminuindo.

80. Transformação
A velocidade pode ser medida em várias unidades:
Km/h, m/s, cm/s, m/h
A unidade usada pelo sistema internacional de unidades é o m/s.
E para fazer a transformação de Km/h para m/s basta usarmos a
regra abaixo:

81. Movimento Retilíneo e Uniforme
MRU
Um corpo realiza MRU quando sua velocidade é constante e
diferente de zero com aceleração nula.
Percorre distancias iguais em intervalos de tempo iguais
0 x0 x
A função horária da posição que representa o movimento é
dada por:
S = S0 + V.t

82. TIPOS DE MOVIMENTO RETILÍNIO UNIFORME
1- MOVIMENTO PROGRESSIVO: É AQUELE CUJO DESLOCAMENTO DO
MÓVEL SE DÁ NO SENTIDO DA ORIENTAÇÃO DA TRAJETÓRIA.
x0 x
S AUMENTA NO DECORRER DO TEMPO E V > O
Velocidade Relativa:
1-Dois corpos na mesma direção e sentido,
subtraem-se as velocidades.

84. MOVIMENTO RETRÓGRADO: É AQUELE CUJO DESLOCAMENTO DO MÓVEL
SE DÁ NO SENTIDO CONTRÁRIO AO DA ORIENTAÇÃO DA TRAJETÓRIA.
x x0
S DIMINUI NO DECORRER DO TEMPO E V < O
2- Dois corpos na mesma direção e sentido
contrário somam-se as velocidades

85. • EX.1: Dois automóveis A e B, de dimensões desprezíveis, movem-
se em movimento uniforme com velocidades VA = 25 m/s e VB =
15 m/s, no mesmo sentido. No instante t = 0, os carros ocupam as
posições indicadas na figura. Determine depois de quanto tempo A
alcança B.
100 m
VA VB
RESOLUÇÃO
VR= VA – VB Como o deslocamento vale 100m , temos:
VR = 25- 15 = 10 m/s 10 = 100/ t logo
t = 10 s
Vm = X
t

86. • EX.2: A distância entre dois automóveis vale 300km. Eles
andam um ao encontro do outro com velocidades constantes de
60 km/h e 90 km/h. Ao fim de quanto tempo se encontrarão ?
RESOLUÇÃO
60 km/h 90 km/h
300 km
VR= VA + VB
VR= 60+ 90 = 150 km/h
150 = 300
t
t= 2h
VR= VA + VB
Vr = X
t

87. É o movimento em que a velocidade escalar é variável e a aceleração é
constante e não nula.
A velocidade varia em quantidades iguais e em intervalos de tempo
iguais
 As funções horárias são:
1-Equação Horária da Velocidade: permite saber a
velocidade instantânea da partícula em um determinado
instante t:
V = V0 + at
V0
V
Movimento Uniformemente Variado
(MRUV)

88. Movimento de Queda Livre
• Denomina-se Queda Livre o movimento vertical,
próximo à superfície da Terra, quando um corpo de
massa m é abandonado no vácuo ou em uma região
onde desprezamos a resistência do ar.
• A queda livre é um movimento uniformemente
variado, sua aceleração é constante e igual a 9,8 m/s2
• Na queda, o módulo da velocidade do corpo
aumenta, o movimento é acelerado, e,
portanto, o sinal da aceleração é positivo

89. Lançamento Vertical
• Quando um corpo é arremessado para cima
ou para baixo, com uma velocidade inicial não
nula, chamamos o movimento de Lançamento
vertical.
• Também é um movimento uniformemente
variado como na queda livre, em que a
aceleração é a da gravidade.

90. Lançamento vertical para cima
• À medida que um corpo lançado para cima sobe, sua
velocidade escalar diminui até que se anule no ponto de
altura máxima. Isso ocorre porque o movimento é retardado,
ou seja, o movimento se dá contra a ação da gravidade.

91. Lançamento vertical para baixo
• Ao contrário do lançamento vertical para cima, o lançamento
vertical para baixo é um movimento acelerado, pois está na
mesma direção e sentido da aceleração gravitacional.
• Assim, a velocidade de um corpo lançado verticalmente para
baixo aumenta à medida que o corpo desce.

92. Aceleração
• Nem sempre a velocidade é constante. A variação da
velocidade em um certo tempo é chamada de aceleração.
• Aceleração média = variação da velocidade durante um
intervalo de tempo
am = Δv
Δt
Δv= Vf – Vi
am = Vf – Vi
Δt
am = m/s am = m x 1 = m/s2
s s s