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Força e movimento

Aula sobre dinâmica e as leis de Newton

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Força e Movimento
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Força e movimento

  • 2. Força e Movimento Há aproximadamente três séculos o famoso físico inglês Isaac Newton, baseando-se em observações, formulou três leis fundamentais para o estudo da mecânica.
  • 3. Força e Movimento Há aproximadamente três séculos o famoso físico inglês Isaac Newton, baseando-se em observações, formulou três leis fundamentais para o estudo da mecânica.
  • 4. Essas leis ou princípios possibilitaram obter respostas para diversas indagações que, desde a Antiguidade, vinham desafiando os filósofos e cientistas: • Quais são as causas de um movimento? • Há necessidade de alguma ação para manter um corpo em movimento? • O que pode provocar alterações na velocidade de um movimento?
  • 5. Essas leis ou princípios possibilitaram obter respostas para diversas indagações que, desde a Antiguidade, vinham desafiando os filósofos e cientistas: • Quais são as causas de um movimento? • Há necessidade de alguma ação para manter um corpo em movimento? • O que pode provocar alterações na velocidade de um movimento?
  • 7. •Alguns erros conceituais quando o assunto é força. Eu tenho a Força!!!!! HE MAN Mestre Yoda Não se preocupe Luke, a FORÇA sempre estará com você. FR = m.a
  • 8. Que Newton me ajude. Desista Luke. Eu domino o lado negro da FORÇA!
  • 10. A ideia de força está bastante relacionada com a experiência diária de qualquer pessoa: sempre que puxamos ou empurramos um objeto, dizemos que estamos fazendo uma força sobre ele.
  • 11. Mas uma força também pode provocar deformações ... Então vamos definir direitinho o conceito físico de força, que passaremos a utilizar em nosso curso de Dinâmica. F = P
  • 12. Mas uma força também pode provocar deformações ... Então vamos definir direitinho o conceito físico de força, que passaremos a utilizar em nosso curso de Dinâmica. F = P
  • 13. Para não haver dúvidas... Note que, em todos os exemplos anteriores, houve contato direto entre o corpo que aplicou a força e aquele no qual ela foi aplicada. Mas existe também a possibilidade de que a ação de uma força ocorra à distância, sem que haja contato entre os corpos.
  • 14. A força de atração da Terra sobre um corpo também se manifesta à distância Essas forças que se manifestam à distância são chamadas de forças de campo.
  • 15. LEIS DE NEWTON As idéias revolucionárias de Galileu sobre o movimento Se um corpo estiver em repouso, é necessária a ação de uma força sobre ele para colocá-lo em movimento.
  • 16. Uma vez iniciado o movimento, cessando a ação das forças, o corpo continuará a se mover indefinidamente em linha reta, com velocidade constante.
  • 17. Quando um corpo está em movimento, ele tende a continuar em movimento. 1ª Lei de Newton: Inércia Quando um corpo está em repouso, ele tende a continuar em repouso.
  • 18. Esta propriedade dos corpos de se comportarem dessa maneira é denominada inércia. Conclusões
  • 19. Alguns exemplos O carro parou, mas o passageiro, sem cinto de segurança, prosseguiu ... “Inércia é a tendência dos corpos em manter seu estado de movimento”. A moto arrancou, mas o passageiro ficou. Afinal ele tem inércia: “Um corpo inicialmente em repouso, tende a permanecer em repouso”.
  • 20. Livre da ação gravitacional da Terra, a nave desloca-se rumo a Marte com os motores desligados, mas com velocidade constante, graças à inércia.
  • 21. 1- A que lei da Dinâmica se refere à situação por que passa o personagem abaixo? Explique o que diz essa lei com suas próprias palavras, relacionando-a a esta situação. Exercícios
  • 22. VI. Quando um ônibus freia bruscamente, os passageiros são projetados para frente, por inércia. 2- Com base na Primeira Lei de Newton, julgue as afirmações seguintes: I. Um corpo em repouso permanece em repouso se, e somente se, a resultante das forças que agem sobre ele é nula. II. Um corpo em movimento retilíneo e uniforme permanece em movimento retilíneo e uniforme se, e somente se, a resultante das forças que agem sobre ele é nula. III. Sob resultante nula, dizemos que as forças que agem no corpo estão equilibradas. IV. Para um corpo estar em equilíbrio não pode haver forças agindo sobre ele. V. Um corpo em movimento retilíneo uniforme está submetido à força resultante nula.
  • 23. Um corpo sob a ação de uma força adquire uma aceleração. Essa tal aceleração da gravidade ainda me paga!!! 2ª Lei de Newton:
  • 24. Isto é: “O valor da força F que atua num corpo é diretamente proporcional à aceleração a que ela produz.” FR = m.a
  • 25. A 2ª lei de Newton e o SI Quando usamos uma equação da física, devemos tomar cuidado para que todas as grandezas presentes na equação estejam expressas em um mesmo sistema de unidades. No SI (Sistema Internacional de unidades), usamos:
  • 27. 1- Um corpo com massa de 0,6 kg foi empurrado por uma força que lhe comunicou uma aceleração de 3 m/s2. Qual o valor dessa força? 2- Um caminhão com massa de 4000 kg está parado diante de um sinal luminoso. Quando o sinal fica verde, o caminhão parte em movimento acelerado e sua aceleração é de 2 m/s2. Qual o valor da força aplicada pelo motor? 3- Sobre um corpo de 2 kg atua uma força horizontal de 8 N. Qual a aceleração que ele adquire? 4- Uma força horizontal de 200 N age corpo que adquire a aceleração de 2 m/s2. Qual é a sua massa? 5- Partindo do repouso, um corpo de massa 3 kg atinge a velocidade de 20 m/s em 5s. Descubra a força que agiu sobre ele nesse tempo. 6- A velocidade de um corpo de massa 1 kg aumentou de 20 m/s para 40 m/s em 5s. Qual a força que atuou sobre esse corpo? EXERCÍCIOS
  • 28. 7- Uma força de12 N é aplicada em um corpo de massa 50 kg. A) Qual é a aceleração produzida por essa força? B) Se a velocidade do corpo era 3 m/s quando se iniciou a ação da força, qual será o seu valor 5 s depois? 8- Sobre um plano horizontal perfeitamente polido está apoiado, em repouso, um corpo de massa m=2 kg. Uma força horizontal de 20 N, passa a agir sobre o corpo. Qual a velocidade desse corpo após 10 s? 9- Um corpo de massa 2 kg passa da velocidade de 7 m/s à velocidade de 13 m/s num percurso de 52 m. Calcule a força que foi aplicada sobre o corpo nesse percurso. 10- Um automóvel, a 20 m/s, percorre 50 m até parar, quando freado. Qual a força que age no automóvel durante a frenagem? Considere a massa do automóvel igual a 1000 kg. 11- Sob a ação de uma força constante, um corpo de massa 7 kg percorre 32 m em 4 s, a partir do repouso. Determine o valor da força aplicada no corpo.
  • 29. Peso de um corpo  Força de atração gravitacional exercida por um planeta sobre um corpo. A relação entre o peso e a aceleração da gravidade é obtida fazendo-se F = P e a = g Logo, utilizando-se a 2ª Lei de Newton, teremos  A aceleração produzida pelo peso denomina-se aceleração da gravidade (g).  A direção do peso é vertical e o seu sentido é o da queda livre dos corpos.
  • 30. Cuidado!!!!! Peso e massa são diferentes!!!!!!!!!!!  A massa de um corpo é uma grandeza invariável, relacionada com a quantidade de matéria e mede a inércia do corpo.
  • 31. Cuidado!!!!!  O Peso é um tipo de força e varia com o local. Por exemplo, se levarmos um corpo para a Lua, sua massa permanece a mesma, mas o seu peso torna-se cerca de seis vezes menor. Peso e massa são diferentes!!!!!!!!!!!  Para medirmos Peso (Força) utilizamos o dinamômetro
  • 33. Exercício de Aplicação 1- A aceleração da gravidade na Terra é, em média, 9,8 m/s² e na Lua, 1,6 m/s², Para um corpo de massa 5 kg, determine: a) o peso desse corpo na Terra b) a massa e o peso desse corpo na Lua
  • 34. 3ª Lei de Newton: Observe as figuras abaixo e tente explicar o que acontece.
  • 35. 3ª Lei de Newton: Agora responda esta: dois patinadores A e B estão parados no centro da pista. Se o Patinador A exerce uma força FA sobre a patinadora B, o que acontece?
  • 36. 3ª Lei de Newton: Princípio da ação e reação
  • 37. 3ª Lei de Newton: Exemplos de forças de ação e reação  As forças de atração exercidas entre um ímã e um pedaço de ferro.  As forças de atração exercidas entre a Terra e um corpo.  Nos helicópteros, a hélice joga o ar para baixo, e a reação do ar sobre a hélice faz o helicóptero subir.
  • 38. 3ª Lei de Newton: Atenção !!!!!!  Forças de ação e reação não são aplicadas no mesmo corpo, portanto, elas não se anulam mutuamente.  Forças de ação e reação têm intensidades iguais, mesmo que os dois corpos em interação tenham massas diferentes.
  • 39. 3ª Lei de Newton: Principais pares ação-reação  Força Peso: na interação da Terra com um corpo, o peso do corpo é a ação, e a força que o corpo exerce sobre a Terra é a reação.
  • 40. 3ª Lei de Newton: Principais pares ação-reação  Força de tração em fio: quando esticamos um fio ideal (inextensível e de massa desprezível), nas suas extremidades aparecem forças de mesma intensidade chamadas forças de tração (T)
  • 41. 3ª Lei de Newton: Principais pares ação-reação  Força de tração em fio: quando esticamos um fio ideal (inextensível e de massa desprezível), nas suas extremidades aparecem forças de mesma intensidade chamadas forças de tração (T)
  • 42. 3ª Lei de Newton: Principais pares ação-reação  Força de reação normal: um corpo em repouso, apoiado numa superfície horizontal, aplica sobre esta uma força F de compressão, cuja intensidade é igual ao seu Peso. A superfície de apoio exerce no corpo uma força N de reação, que por ser perpendicular às superfícies de contato é chamada de força de reação normal de apoio.
  • 43. Leis de Newton: Testes 01. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio fundamental, denominado: a) Princípio da Conservação do Momento Angular b) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento c) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana“ d) Princípio da Inércia e) Princípio da Conservação da Energia Mecânica
  • 44. Leis de Newton: Testes 01. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio fundamental, denominado: a) Princípio da Conservação do Momento Angular b) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento c) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana“ d) Princípio da Inércia e) Princípio da Conservação da Energia Mecânica d) Princípio da Inércia
  • 45. Leis de Newton: Testes 02. (FUND. CARLOS CHAGAS) Uma folha de papel está sobre a mesa do professor. Sobre ela está um apagador. Dando-se, com violência, um puxão horizontal na folha de papel, esta se movimenta e o apagador fica sobre a mesa. Uma explicação aceitável para a ocorrência é: a) a resistência do ar impediu o movimento do apagador b) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos c) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa d) nenhuma força atuou sobre o apagador e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel
  • 46. Leis de Newton: Testes 02. (FUND. CARLOS CHAGAS) Uma folha de papel está sobre a mesa do professor. Sobre ela está um apagador. Dando-se, com violência, um puxão horizontal na folha de papel, esta se movimenta e o apagador fica sobre a mesa. Uma explicação aceitável para a ocorrência é: a) a resistência do ar impediu o movimento do apagador b) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos c) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa d) nenhuma força atuou sobre o apagador e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel d) nenhuma força atuou sobre o apagador
  • 47. Leis de Newton: Testes 03. (Faap 96) Uma pedra gira em torno de um apoio fixo, presa por uma corda. Em dado momento corta-se a corda ou seja, cessam de agir forças sobre a pedra. Pela Lei da Inércia, conclui-se que: a) a pedra se mantém em movimento circular b) a pedra sai em linha reta, segundo a direção perpendicular à corda no instante do corte c) a pedra sai em linha reta, segundo a direção da corda no instante do corte. d) a pedra para. e) a pedra não tem massa.
  • 48. Leis de Newton: Testes 03. (Faap 96) Uma pedra gira em torno de um apoio fixo, presa por uma corda. Em dado momento corta-se a corda ou seja, cessam de agir forças sobre a pedra. Pela Lei da Inércia, conclui-se que: a) a pedra se mantém em movimento circular b) a pedra sai em linha reta, segundo a direção perpendicular à corda no instante do corte c) a pedra sai em linha reta, segundo a direção da corda no instante do corte. d) a pedra para. e) a pedra não tem massa. b) a pedra sai em linha reta, segundo a direção perpendicular à corda no instante do corte
  • 49. Leis de Newton: Testes 04. (Pucmg 2004) Considerando-se o conceito de massa, pode-se dizer: a) A massa de um objeto depende do valor da aceleração da gravidade. b) A massa depende da quantidade de material que constitui um objeto. c) A massa de um objeto depende da sua localização. d) Massa e peso são a mesma quantidade.
  • 50. Leis de Newton: Testes 04. (Pucmg 2004) Considerando-se o conceito de massa, pode-se dizer: a) A massa de um objeto depende do valor da aceleração da gravidade. b) A massa depende da quantidade de material que constitui um objeto. c) A massa de um objeto depende da sua localização. d) Massa e peso são a mesma quantidade. b) A massa depende da quantidade de material que constitui um objeto.
  • 51. Leis de Newton: Testes 05. (Pucmg 2004) Tendo-se em vista a primeira lei de Newton, pode-se afirmar que: a) se um objeto está em repouso, não há forças atuando nele. b) é uma tendência natural dos objetos buscarem permanecer em repouso. c) ela se aplica tanto a objetos em movimento quanto a objetos em repouso. d) uma força sempre causa o movimento de um objeto.
  • 52. Leis de Newton: Testes 05. (Pucmg 2004) Tendo-se em vista a primeira lei de Newton, pode-se afirmar que: a) se um objeto está em repouso, não há forças atuando nele. b) é uma tendência natural dos objetos buscarem permanecer em repouso. c) ela se aplica tanto a objetos em movimento quanto a objetos em repouso. d) uma força sempre causa o movimento de um objeto. c) ela se aplica tanto a objetos em movimento quanto a objetos em repouso.
  • 53. Leis de Newton: Testes 06. (Uflavras 2000) Você está no mastro de um barco que está em movimento retilíneo uniforme. Você deixa cair uma bola de ferro muito pesada. O que você observa? a) A bola cai alguns metros atrás do mastro, pois o barco desloca-se durante a queda da bola. b) A bola cai ao pé do mastro, porque ela possui inércia e acompanha o movimento do barco. c) A bola cai alguns metros à frente do mastro, pois o barco impulsiona a bola para frente. d) Impossível responder sem saber a exata localização do barco sobre o globo terrestre. e) A bola cai fora do barco, porque este, livre da massa da bola, acelera-se para frente.
  • 54. Leis de Newton: Testes 06. (Uflavras 2000) Você está no mastro de um barco que está em movimento retilíneo uniforme. Você deixa cair uma bola de ferro muito pesada. O que você observa? a) A bola cai alguns metros atrás do mastro, pois o barco desloca-se durante a queda da bola. b) A bola cai ao pé do mastro, porque ela possui inércia e acompanha o movimento do barco. c) A bola cai alguns metros à frente do mastro, pois o barco impulsiona a bola para frente. d) Impossível responder sem saber a exata localização do barco sobre o globo terrestre. e) A bola cai fora do barco, porque este, livre da massa da bola, acelera-se para frente. b) A bola cai ao pé do mastro, porque ela possui inércia e acompanha o movimento do barco.
  • 55. Leis de Newton: Testes 07. (Pucmg 2004) Assinale a afirmativa CORRETA sobre a força resultante sobre um objeto em movimento. a) Para se manter o objeto em movimento, é necessário que a resultante das forças sobre ele não seja nula. b) Se o objeto se move em um círculo com velocidade escalar constante, então a força resultante sobre ele é nula. c) Se o objeto está em queda livre, a resultante das forças sobre ele é nula. d) Se o objeto está acelerado, então a resultante das forças sobre ele não é nula.
  • 56. Leis de Newton: Testes 07. (Pucmg 2004) Assinale a afirmativa CORRETA sobre a força resultante sobre um objeto em movimento. a) Para se manter o objeto em movimento, é necessário que a resultante das forças sobre ele não seja nula. b) Se o objeto se move em um círculo com velocidade escalar constante, então a força resultante sobre ele é nula. c) Se o objeto está em queda livre, a resultante das forças sobre ele é nula. d) Se o objeto está acelerado, então a resultante das forças sobre ele não é nula. d) Se o objeto está acelerado, então a resultante das forças sobre ele não é nula.
  • 57. Leis de Newton: Testes 08. (Pucmg 2004) De acordo com a terceira lei de Newton, a toda força corresponde outra igual e oposta, chamada de reação. A razão por que essas forças não se cancelam é: a) elas agem em objetos diferentes. b) elas não estão sempre na mesma direção. c) elas atuam por um longo período de tempo. d) elas não estão sempre em sentidos opostos.
  • 58. Leis de Newton: Testes 08. (Pucmg 2004) De acordo com a terceira lei de Newton, a toda força corresponde outra igual e oposta, chamada de reação. A razão por que essas forças não se cancelam é: a) elas agem em objetos diferentes. b) elas não estão sempre na mesma direção. c) elas atuam por um longo período de tempo. d) elas não estão sempre em sentidos opostos. a) elas agem em objetos diferentes.
  • 59. Leis de Newton: Testes 09. (Pucmg 2004) A respeito do conceito de inércia, pode-se dizer que: a) inércia é uma força que mantém os objetos em repouso ou em movimento com velocidade constante. b) inércia é uma força que leva todos os objetos ao repouso. c) um objeto de grande massa tem mais inércia que um de pequena massa. d) objetos que se movem rapidamente têm mais inércia que os que se movem lentamente.
  • 60. Leis de Newton: Testes 09. (Pucmg 2004) A respeito do conceito de inércia, pode-se dizer que: a) inércia é uma força que mantém os objetos em repouso ou em movimento com velocidade constante. b) inércia é uma força que leva todos os objetos ao repouso. c) um objeto de grande massa tem mais inércia que um de pequena massa. d) objetos que se movem rapidamente têm mais inércia que os que se movem lentamente. c) um objeto de grande massa tem mais inércia que um de pequena massa.
  • 61. Leis de Newton: Testes 10. (Unifesp 2002) Às vezes, as pessoas que estão num elevador em movimento sentem uma sensação de desconforto, em geral na região do estômago. Isso se deve à inércia dos nossos órgãos internos localizados nessa região, e pode ocorrer a) quando o elevador sobe ou desce em movimento uniforme. b) apenas quando o elevador sobe em movimento uniforme. c) apenas quando o elevador desce em movimento uniforme. d) quando o elevador sobe ou desce em movimento variado. e) apenas quando o elevador sobe em movimento variado.
  • 62. Leis de Newton: Testes 10. (Unifesp 2002) Às vezes, as pessoas que estão num elevador em movimento sentem uma sensação de desconforto, em geral na região do estômago. Isso se deve à inércia dos nossos órgãos internos localizados nessa região, e pode ocorrer a) quando o elevador sobe ou desce em movimento uniforme. b) apenas quando o elevador sobe em movimento uniforme. c) apenas quando o elevador desce em movimento uniforme. d) quando o elevador sobe ou desce em movimento variado. e) apenas quando o elevador sobe em movimento variado. d) quando o elevador sobe ou desce em movimento variado.