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Estudo da Dinâmica




Colégio Estadual Constantino Fernandes
        Colégio Estadual Rotary2
    Física - 2º Ano – Prof.(a) Fabiana
                  2011
1. Introdução
A Dinâmica é o ramo da Mecânica que
                estuda as
  causas do movimento de um corpo.
  Estas causas estão relacionadas às
   forças que atuam sobre ele. Dessa
    maneira, o conceito de força é de
fundamental importância no estudo da
                Dinâmica.
Ao chutarmos uma bola em
 repouso, vamos colocá-la em
  movimento. Esse movimento
resulta da força aplicada (sobre
ela) pelo nosso pé . Forças são
    muito comuns no nosso
 cotidiano: ao segurarmos uma
 pedra, ao caminharmos ou no
 exercício de várias atividades
            humanas.
Forç
 a
Força
Força é um conceito básico na mecânica. A
primeira idéia que fazemos de força é a
associação ao esforço muscular que
fazemos. Para a maioria das pessoas ela
está associada ao empurrar os corpos ou
puxar os corpos. Do ponto de vista físico é
necessário termos uma definição mais
precisa de força
Apesar de o termo "força" abrigar uma
noção quase intuitiva, é importante
entender que, do ponto de vista da
Física, a noção de força está
intimamente relacionada com a alteração
do estado de movimento de uma
partícula, isto é, a presença de forças
entre as partes da matéria se faz sentir
através de um movimento de
afastamento (forças repulsivas) ou de
aproximação (forças atrativas) das
mesmas.
As forças resultam da
capacidade das várias
partes do Universo
(e da matéria) de
interagirem entre si.
Conceito de Força
 Tomemos um corpo inicialmente em
               repouso.
Esse corpo jamais conseguirá sair do
   estado de repouso, a menos que
receba a ação de uma força resultante
              não-nula.
 Um corpo sozinho não exerce força
       sobre si mesmo. Logo:
  “FORÇA É O FRUTO DA INTERAÇÃO
       ENTRE DOIS CORPOS”
Conceito de Força
É importante lembrar que
a grandeza física, força, é
uma grandeza vetorial,
isto é, para caracterizá-la
precisamos definir sua
intensidade (módulo), sua
direção de atuação e seu
sentido.
Quando assinalamos uma
força num corpo, usando
um vetor (seta), queremos simbolizar a ação que ele
está sofrendo de um outro corpo. Logo, o número
de forças que um corpo recebe está associado ao
número de interações das quais ele participa.
Efeitos de Forças
Podemos reconhecer a existência de forças pelos
efeitos que produzem quando aplicadas a um
corpo.
A. Deformação
A deformação é um dos efeitos causados pela
força. Por exemplo, quando você chuta uma bola,
no ponto de contato entre o pé e a bola ocorre uma
deformação.
A força responsável pela deformação de um
carro quando este colide com um muro:
Tipos de deformações da Força:
a) Tração:




 b) Compressão:
c) Torção:




 d) Flexão
Alteração de Velocidade
Outro efeito que a força pode produzir no
corpo é a alteração de sua velocidade, que
consiste    num     aumento     ou   numa
diminuição do módulo da velocidade, ou
alteração da direção da velocidade..
No exemplo ao
lado,o pé do jogador
altera a velocidade
da bola
Equilíbrio
O equilíbrio é outro efeito causado pela
força. Por exemplo, você prende um corpo
através de um fio num suporte. A força do
fio no corpo produz um equilíbrio,
evitando que ele caia pela ação da
gravidade terrestre.
TipoS de Forças
As forças trocadas entre os corpos podem
ser de contato ou de campo (ação à
distância). Destacamos, a seguir, as
orientações (direção e sentido) de algumas
dessas forças.
Força Peso

A força com a qual os astros atraem os corpos é
denominada de peso ou força peso. Resumidamente e
desconsiderando os efeitos ligados a rotação da Terra,
podemos considerar que o peso de um corpo é a
atração que a Terra exerce sobre ele. Ao se abandonar
um corpo nas proximidades do solo o mesmo cai
sofrendo uma variação em sua velocidade, o corpo em
questão fica sujeito a uma força atrativa, pois a Terra
interage com o mesmo. A direção de atração dessa
força é radial, ou seja, está apontada para o centro da
terra. Como a velocidade do corpo sofre variações
surge o que chamamos de aceleração da gravidade.
Força Peso
Denomina-se força peso a força de campo
gravitacional que a Terra exerce sobre qualquer
objeto colocado próximo à sua superfície. Ela tem
direção vertical e sentido para baixo.
Força Normal
Em física, força normal é uma força de reação que a
superfície faz em um corpo que esteja em contato com
esta, essa força é normal à superfície.

Lembrando que a força normal é igual, EM MÓDULO, a
força peso no caso de planos paralelos e coincidentes.
A força peso é uma força de campo, enquanto a força
normal é uma força de contato.

A força normal existe sempre que há contato entre o
corpo e a superfície de apoio, independentemente de
essa superfície ser ou não horizontal. A direção da força
é sempre perpendicular à superficie de apoio.
Força Normal
A força de reação normal de
apoio, ou simplesmente força
normal , é a força de empurrão
que uma superfície exerce
sobre um corpo nela apoiado.
Quando um bloco (um livro,
por exemplo) encontra-se em
repouso sobre uma mesa, ele
recebe da mesa uma força de
compressão que impede a sua
penetração sobre ela devido à
ação da força peso.
Força de Atrito
Quando se lança um corpo sobre uma mesa comum
horizontal, ele pára após percorrer uma certa
distância. Isso significa que houve uma resistência ao
seu movimento. Essa resistência altera a velocidade
do corpo e é, portanto, medida por uma força. Essa
força de contato motivada por asperezas superficiais
recebe o nome de força de atrito.




Tal força de atrito é paralela às superfícies de contato e
se opõe ao deslizamento relativo ou à tendência de
escorregamento.
Força de atrito que atua entre as
 superfícies em contato quando
    empurramos um caixote.
Quando andamos ou corremos é a
força de atrito que nos empurra.
Para nos deslocarmos, os sapatos
exercem no solo uma força para
trás.
 A força de atrito, que se
opõe a este movimento,
empurra-nos para a
frente. Quando as solas
dos sapatos são muito
lisas e o pavimento é
polido a força exercida
pelo sapato para trás não
faz surgir qualquer atrito
… escorregamos!
4. Medida de Forças
A intensidade de uma força
pode ser medida através
de       um       aparelho
denominado dinamômetro.
O dinamômetro é um
instrumento constituído de
uma mola que se deforma
quando recebe a ação de
uma força. Logo, para cada deformação produzida,
temos o dispositivo indicando a intensidade da
força aplicada. No SI, a unidade de medida de força
é o Newton (N). Eventualmente pode-se utilizar a
unidade prática quilograma-força (kgf), sendo que 1
Forças no cotidiano
• A força gravitacional - O exemplo
  mais comum, no cotidiano, de forças
  aplicadas a um corpo é o de um
  corpo que cai sob a ação da força
  gravitacional.
• Movimento dos planetas - Os
  planetas movem-se (como a Terra)
  em torno do Sol devido à força
Movimento dos satélites - Os satélites "flutuam"
 no espaço devido à mesma força gravitacional.
As marés - Você pode não perceber, mas o
movimento das marés resulta da atração
gravitacional do Sol e da Lua sobre a Terra. Nos
pontos próximos da Terra, o mar se eleva,
formando um "calombo", o qual se movimenta
com a mesma, gerando as marés.
6. Unidade de Força
A unidade mais utilizada para se medir uma força é
o Newton, embora a dina (dyn) e o quilograma-força
(kgf), sejam bastante utilizados em algumas áreas.
• No S.I. => N (Newton)
• No C.G.S. => dyn (dina)
• Sistema Técnico => Kgf (quilograma força)
                Relação entre as unidades:
1 N = 105 dyn      1 Kgf = 9,8 N
OBS.: Um Quilograma-força ( kgf ) é a intensidade da
força peso de um corpo de 1 kg de massa, situado num
local onde a aceleração gravitacional é normal ( g = 9,8
   2
7. Exercícios
01. Identifique uma situação em que um corpo
estará em equilíbrio.
a) Um carro em movimento variado.
b) Uma pedra caindo em um poço.
c) O vento no mar.
d) Uma fruta em uma árvore
e) Um jogador chutando uma bola.

02. Qual o tipo de deformação responsável para um
trator rebocar um caminhão?
a) Tração          b) Torção       c) Flexão
d) Compressão       e) Colaboração
03. Qual o tipo de deformação responsável por
  espremer uma camisa molhada?
a) Tração         b) Torção       c) Flexão
d) Compressão      e) Colaboração

04. Qual o tipo de deformação responsável por uma
bomba encher o pneu de uma bicicleta?
a) Tração            b) Torção       c) Flexão
d)Compressão          e) Colaboração

05. Qual o tipo de deformação responsável por
  quebrar um pedaço de galho com as mãos?
a) Tração            b) Torção       c) Flexão
d) Compressão         e) Colaboração
AS TRÊS
LEIS DE
 ISAAC
ISAAC NEWTON
 Isaac Newton (1642-1727) nasceu em
Woolsthorpe(Inglaterra). Foi educado na
Universidade de Cambridge e considerado
aluno excelente e aplicado. Newton fez
descobertas importantes em Matemática,
Óptica e Mecânica. Em sua obra
“Princípios Matemáticos de Filosofia
Natural”, enunciou as três leis
fundamentais do movimento, conhecidas
hoje como leis de Newton.
Galileu, no século XVII, chamou de inércia
à tendência que os corpos apresentam para
resistirem à mudança do estado de
movimento em que se encontram.

Anos mais tarde, Newton enunciou a Lei da
inércia, que iremos ver a seguir.
Existe na natureza uma tendência de não
se alterar o estado de movimento de um
objeto, isto é, um objeto em repouso
tende naturalmente a permanecer em
repouso. Um objeto com velocidade
constante tende a manter a sua
velocidade constante.
Essa tendência natural de tudo permanecer
como está é conhecida como inércia. No caso da
Mecânica, essas observações a respeito do
comportamento da natureza levou Newton a
enunciar a sua famosa Lei da Inércia,

''Por que a maçã sempre cai
perpendicularmente ao
chão?, perguntou-se Newton.
Por que ela não se move para
os lados, ou para cima, mas
sempre em direção ao centro
da Terra? Certamente, porque
a Terra a atrai. Tem de haver
uma força de atração
envolvida nisso.“
A primeira lei de Newton diz
 que todo corpo tende a manter
 o seu estado de movimento.
Se em repouso, irá permanecer
 em repouso, desde que não
 haja forças atuando sobre este
 corpo, ou se elas estiverem em
 equilíbrio.
Lei da Inércia
Se em movimento,
permanecerá em
movimento até que
haja uma força
contrária que faça o
corpo parar. Se não
houver força
contrária a
velocidade será
constante e o
movimento retilíneo.
Princípio da Inércia
O exemplo mais simples, do ponto de vista da
observação da inércia dos corpos, é aquele dos
passageiros num veículo. Quando o veículo é brecado,
os passageiros tendem a manter-se no seu estado de
movimento. Por isso, as pessoas "vão para a frente" do
ônibus quando este é brecado.
Na realidade, a mudança do
estado de movimento é
apenas do ônibus. Os
passageiros simplesmente
tendem a manter-se como
estavam. Da inércia resultam
os ferimentos em acidentes
no tráfego
Exemplo 1




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.
Exemplo 2
Um trem metrô quando
dá a sua arrancada
para dar partida ao seu
movimento, as pessoas
que estão em repouso
tendem a ficar em
repouso indo então para
trás, quando o trem
inicia o movimento.
Exemplo 3
Quando um
motoqueiro está em
movimento e para
bruscamente com a
sua moto, ele é
arremessado para
frente, pois todo
corpo que está em
movimento tende
permanecer em
movimento.
Exemplo 4




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.
Exemplo 5
• Um foguete quando
  lançado ao espaço tem
  a sua força inicial
  dando o seu
  movimento, mas como
  no espaço não tem
  força contrária, ele
  pode desligar seus
  propulsores e continuar
  em velocidade
  constante no espaço,
  pois não tem nenhuma
  força que o faça parar.
EXPERIÊNCIAS
Exercício Primeira Lei de Newton
1)"Para que a velocidade de um automóvel permaneça
   constante numa estrada reta e horizontal, é necessário
   manter o pedal do acelerador pressionado". Isso significa
   que deve existir uma força resultante para se manter
   constante a velocidade do automóvel? Justifique sua
   resposta.
 RESOLUÇÃO:
R: Não, como sabemos: para que um corpo possua
velocidade constante em linha reta, ele deve estar isento de
alguma força desigual. O fato de se manter o pé no
acelerador é que a força propulsora exercida pelo carro é a
mesma força exercida pelo ar (Resistência do ar) somado
com o atrito (Força de Atrito), logo estas forças se anulam.
Exercícios
1. Explique detalhadamente porque ao puxarmos
rapidamente, a toalha de uma mesa que contém sobre
ela vários pratos de porcelana,    não derrubamos
nenhum.

2. Quando um ônibus inicialmente parado arranca, um
passageiro que estava de pé sem segurar nos estribos
perde o equilíbrio e cai. Como se explica o tombo de
acordo com a idéia de inércia?

3. Você está de pé no ônibus. Repentinamente, o
motorista pisa no freio e você precisa se segurar, pois
parece que seu corpo continua indo para frente.
Explique o que está acontecendo.
4. (UFES) Um carro freia bruscamente e o passageiro
bate com a cabeça no vidro pára-brisa. Qual a
explicação de acordo com a lei da inércia.
5. Por que uma pessoa, ao descer de um ônibus em
movimento, precisa acompanhar o movimento do ônibus
para não cair?

6. Explique a função do cinto de segurança de um carro,
utilizando o conceito de inércia.

7. Um foguete está com os motores ligados e
movimenta-se no espaço, longe de qualquer planeta.
Em certo momento, os motores são desligados. O que
irá ocorrer? Por qual lei da física isso se explica?
01. A respeito do conceito da inércia, assinale a frase
correta:
 a) Um ponto material tende a manter sua aceleração
por inércia.
 b) Uma partícula pode ter movimento circular e
uniforme, por inércia.
 c) O único estado cinemático que pode ser mantido por
inércia é o repouso.
 d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a
presença de uma força.
 e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se
manter por inércia; a força é usada para alterar
a velocidade e não para mantê-la.
01. A respeito do conceito da inércia, assinale a frase
correta:
 a) Um ponto material tende a manter sua aceleração
por inércia.
 b) Uma partícula pode ter movimento circular e
uniforme, por inércia.
 c) O único estado cinemático que pode ser mantido por
inércia é o repouso.
 d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a
presença de uma força.
 e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se
manter por inércia; a força é usada para alterar
a velocidade e não para mantê-la.
02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma:
 a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou
em movimento retilíneo em relação a
qualquer referencial.
 b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou
em movimento retilíneo e uniforme em relação a
qualquer referencial.
 c) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem
velocidade vetorial nula.
 d) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem velocidade
vetorial constante.
 e) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem
velocidade escalar nula.
02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma:
 a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou
em movimento retilíneo em relação a
qualquer referencial.
 b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou
em movimento retilíneo e uniforme em relação a
qualquer referencial.
 c) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem
velocidade vetorial nula.
 d) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem velocidade
vetorial constante.
 e) Existem referenciais privilegiados em relação aos
quais todo ponto material isolado tem
velocidade escalar nula.
03. Um homem, no interior de um elevador, está
jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do
elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em
relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem
acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o
elevador está em movimento retilíneo e uniforme em
relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando
o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação
ao seu procedimento com o elevador parado?
    a) mais alto;
    b) mais baixo;
    c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo
se descendo;
    d) mais baixo se o elevador estiver descendo e
mais alto se descendo;
    e) exatamente do mesmo modo.
03. Um homem, no interior de um elevador, está
jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do
elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em
relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem
acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o
elevador está em movimento retilíneo e uniforme em
relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando
o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação
ao seu procedimento com o elevador parado?
    a) mais alto;
    b) mais baixo;
    c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo
se descendo;
    d) mais baixo se o elevador estiver descendo e
mais alto se descendo;
    e) exatamente do mesmo modo.
04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso
do cinto de segurança deve ser obrigatório para
prevenir lesões mais graves em motoristas e
passageiros no caso de acidentes. Fisicamente,
a função do cinto está relacionada com a:
    a) Primeira Lei de Newton;
    b) Lei de Snell;
    c) Lei de Ampère;
    d) Lei de Ohm;
    e) Primeira Lei de Kepler.
04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso
do cinto de segurança deve ser obrigatório para
prevenir lesões mais graves em motoristas e
passageiros no caso de acidentes. Fisicamente,
a função do cinto está relacionada com a:
    a) Primeira Lei de Newton;
    b) Lei de Snell;
    c) Lei de Ampère;
    d) Lei de Ohm;
    e) Primeira Lei de Kepler.
05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são
formuladas em relação a um princípio fundamental,
denominado:
    a) Princípio da Inércia;
    b) Princípio da Conservação da Energia
Mecânica;
    c) Princípio da Conservação da Quantidade de
Movimento;
    d) Princípio da Conservação do Momento
Angular;
   e) Princípio da Relatividade: "Todos os
referenciais inerciais são equivalentes, para a
formulação da Mecânica Newtoniana".
05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são
formuladas em relação a um princípio fundamental,
denominado:
    a) Princípio da Inércia;
    b) Princípio da Conservação da Energia
Mecânica;
    c) Princípio da Conservação da Quantidade de
Movimento;
    d) Princípio da Conservação do Momento
Angular;
   e) Princípio da Relatividade: "Todos os
referenciais inerciais são equivalentes, para a
formulação da Mecânica Newtoniana".
08. (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) nenhuma força atuou sobre o apagador;
 b) a resistência do ar impediu o movimento do
apagador;
 c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua
em movimentos lentos;
 d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito
intensa;
 e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca,
no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha
de papel.
08. (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) nenhuma força atuou sobre o apagador;
 b) a resistência do ar impediu o movimento do
apagador;
 c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua
em movimentos lentos;
 d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito
intensa;
 e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca,
no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha
de papel.
09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea
horizontal com aceleração constante. no interior
do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal
preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica
que ele não está mais na vertical. Com relação a este
fato podemos afirmar que:
 a) O peso é a única força que age sobre a pedra.
 b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio
seria menor.
 c) Pela inclinação do fio podemos determinar a
velocidade do ônibus.
 d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio
estaria na vertical.
 e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o
peso do corpo.
09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea
horizontal com aceleração constante. no interior
do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal
preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica
que ele não está mais na vertical. Com relação a este
fato podemos afirmar que:
 a) O peso é a única força que age sobre a pedra.
 b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio
seria menor.
 c) Pela inclinação do fio podemos determinar a
velocidade do ônibus.
 d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio
estaria na vertical.
 e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o
peso do corpo.
10. (ITA) Um corpo é impulsionado, no vácuo, sobre
um plano horizontal, sem atrito, por uma força
paralela ao plano, que atua instantaneamente sobre
ele. Neste caso, pode-se concluir que:
a) o corpo adquire movimento uniformemente
acelerado, no qual permanece indefinidamente.
b) o corpo segue em equilíbrio.
c) durante o movimento, não atua força sobre o
corpo.
d) o corpo possui movimento retardado.
e) o corpo adquire movimento retilíneo uniforme a
partir do repouso.
10. (ITA) Um corpo é impulsionado, no vácuo, sobre
um plano horizontal, sem atrito, por uma força
paralela ao plano, que atua instantaneamente sobre
ele. Neste caso, pode-se concluir que:
a) o corpo adquire movimento uniformemente
acelerado, no qual permanece indefinidamente.
b) o corpo segue em equilíbrio.
c) durante o movimento, não atua força sobre o
corpo.
d) o corpo possui movimento retardado.
e) o corpo adquire movimento retilíneo uniforme a
partir do repouso.
11. (EFOA-MG) Dos corpos destacados, o que
está em equilíbrio é:
a) a Lua movimentando-se em torno da Terra.
b) uma pedra caindo livremente.
c) um avião que voa em linha reta com
velocidade constante.
d) um carro descendo uma rua íngreme sem
atrito.
e) uma pedra no ponto mais alto, quando lançada
verticalmente para cima.
11. (EFOA-MG) Dos corpos destacados, o que
está em equilíbrio é:
a) a Lua movimentando-se em torno da Terra.
b) uma pedra caindo livremente.
c) um avião que voa em linha reta com
velocidade constante.
d) um carro descendo uma rua íngreme sem
atrito.
e) uma pedra no ponto mais alto, quando lançada
verticalmente para cima.
Princípio da Inércia
Sir Isaac Newton continuou
         pensando
Elaborou então a
 2ª Lei de Newton


    Princípio
 Fundamental da
    Dinâmica
2ª Lei de Newton
(Princípio Fundamental da
         Dinâmica)



                    
               FR   ma
A SEGUNDA LEI DE NEWTON
De acordo com o princípio da inércia, um corpo
só pode sair de seu estado de repouso ou de
movimento retilíneo com velocidade constante se
sobre ele atuar uma força resultante externa.
Neste momento, poderíamos perguntar:
``O que acontece se existir uma força resultante
externa agindo no corpo?''
Nesta situação, o corpo fica sujeito a uma
aceleração, ou seja, um corpo sujeito a uma
força resultante externa movimenta-se com
velocidade variável.
É fácil perceber que, se quisermos acelerar um
corpo, por exemplo, desde o repouso , a
intensidade da força que teremos de aplicar
dependerá da massa do corpo. Se, por exemplo,
o corpo for um carro, é evidente que a força
necessária será muito menor do que se tratasse
de um caminhão. Desta forma, quanto maior a
massa do corpo, maior deverá ser a intensidade
da força necessária para que ele alcance uma
determinada aceleração.
Foi Isaac Newton quem obteve essa relação
entre massa e força, que constitui a segunda lei
de Newton ou princípio fundamental da
dinâmica. Temos, então que
A aceleração de um corpo submetido a uma
força resultante externa é inversamente
proporcional à sua massa, e diretamente
proporcional a intensidade da força.
Assim, para uma dada força resultante externa F,
quanto maior a massa m do corpo tanto menor
será a aceleração adquirida.
Matematicamente, a segunda lei de Newton é
dada por:
Esta equação vetorial impõe que a força
Resultante e a aceleração tenham a mesma
direção e o mesmo sentido. No SI a unidade
de força é o newton ou (N):


Por definição, o newton é a força que produz uma
aceleração de 1 m/s2 quando aplicada em uma
massa de 1kg.
2ª lei:                     F = m.a
 Onde:
 F é a força aplicada
 m é a massa do corpo (kg)
 a é a aceleração do corpo


A segunda lei fala que uma força agindo sobre um objeto de
massa m, provoca uma aceleração. Esta aceleração é
proporcional à massa do objeto.
A Força modifica a velocidade do corpo. A força aplicada
pode ser a força peso (gravitacional) sempre vertical pra
baixo; de contato, onde os corpos estão um exercendo força
sobre o outro; normal, é contato perpendicular à superfície
de contato; de tração, por exemplo a corda segurando o
elevador; e de atrito, que vai ser explicado no slide a seguir.

              N            
                           Fat
 Sempre perpendicular      Sempre tangente ao plano
 ao plano e apontando       e contrário ao sentido de
para a direção contrária         deslizamento.
       do plano.
Se o carrinho do supermercado estiver vazio, é
muito fácil fazê-lo correr. Mas se o carrinho
estiver cheio, você tem que se esforçar muito
para fazê-lo andar.
Vamos calcular a aceleração do objeto nas
situações abaixo:
                   
                   F            m = 5 Kg
                                 F = 10N
           FR ma
           10 5a
           a 2m 2
                 s
                           
      F2                    F1   m = 5 Kg
                                F1 = 10N
               F3                F2 = 5N
         FR ma                   F3 = 3N
     10 5 3 5a
          a 1,6 m       2
                    s
O peso das pessoas é
medido em balanças.
Quanto maior a massa
da pessoa, maior é a
força peso P = m.g e
maior é a deflexão que a
força peso exerce numa
mola. Essa mola, por
sua vez, está acoplada a
um ponteiro.
Quando falamos em movimento vertical, introduzimos
um conceito de aceleração da gravidade, que sempre
atua no sentido a aproximar os corpos em relação à
superfície. Relacionando com a 2ª Lei de Newton, se
um corpo de massa m, sofre a aceleração da gravidade,
quando aplicada a ele o principio fundamental da
dinâmica poderemos dizer que:

A esta força, chamamos Força Peso, e podemos
expressá-la como:

ou em módulo:
O Peso de um corpo é a força com que a Terra o atrai,
podendo ser variável, quando a gravidade variar, ou
seja, quando não estamos nas proximidades da Terra.
A massa de um corpo, por sua vez, é constante, ou
seja, não varia. Existe uma unidade muito utilizada pela
indústria, principalmente quando tratamos de força
peso, que é o kilograma-força, que por definição é:
1kgf é o peso de um corpo de massa 1kg submetido a
aceleração da gravidade de 9,8m/s².
A sua relação com o newton é:

             P
                               
                       P      mg
         P


                 Não confundir massa e peso!!!

Massa é uma propriedade da matéria e independe do local
onde está o corpo. Peso é uma força gravitacional e depende
dos corpos envolvidos.
Exemplos
1 – Na Terra, a aceleração da gravidade é em média 9,8 m/s2, e
na Lua é 1,6 m/s2. Para um corpo de massa 5 kg, determinar:
a) O peso desse corpo na Terra;
b) A massa e o peso desse corpo.
                  Resolução
O peso na Terra é dado por:
 PT = mT.gT        PT = 5.9,8        PT = 49 N
Como a massa é uma propriedade do corpo, tem o
mesmo valor em qualquer lugar; logo:
mT = mL = 5 kg
Portanto:
         PL = mL.gL           PL = 5.1,6          PL = 8 N
1) A massa de uma pessoa é 70kg. A
  aceleração da gravidade num local da Terra
  é 9,8 m/s² e na Lua 1,6 m/s². Determine o
  peso da pessoa na Terra, na Lua e a massa
  da pessoa na Lua.
      RESOLUÇÃO:
      PT = m.gT
      PT = 70.9,8= 686N
      PL = m.gL
      PL = 70.1,6 = 112N
Deformação elástica
Uma mola apresenta uma deformação elástica se,
retirada a força que a deforma, ela retornar ao seu
comprimento e forma originais.




  A intensidade da força deformadora é proporcional à
                      deformação
A expressão matemática da Lei de Hooke é:



 F = força deformadora
 x = deformação sofrida pela mola
K = constante de proporcionalidade
característica da mola, chamada de constante
elástica da mola
Força Elástica
                    
            FEL     kx
             F(N)




                    x(m)
Exemplos
1 – Considerar uma mola de comprimento inicial x0, presa em uma das
extremidades. Aplicando-se forças de 100 N, 200 N e 300 N, a mola
sofre, respectivamente, deformações de 2 cm, 4 cm e 6 cm. Qual a
intensidade da força deformadora quando a deformação for 11 cm?
                  Resolução
A constante elástica é:
K=    F             100     200   300
                 k=                            k = 50 N/cm
      x              2       4     6

Para a mola em questão, uma deformação elástica de
11 cm corresponde a uma força de:
Portanto:
F = k.x           F = 50.11             F = 550 N
1 – Um corpo de massa 4 kg é lançado num plano
horizontal liso, com velocidade inicial de 40 m/s.
Determinar a intensidade da força resultante que deve
ser aplicada, sobre o corpo, contra o sentido do
movimento, para pará-lo em 20 s.
2 – Seja um corpo de massa 2 kg, em repouso, apoiado
sobre um plano horizontal sob a ação das forças
horizontais F1 e F2 de intensidades 10 N e 4 N
respectivamente, conforme indica a figura.
              F2                 F1


a) Qual a aceleração adquirida pelo corpo?
b) Achar a velocidade e o espaço percorrido pelo corpo
   10 s após o início do movimento.
3 – Determine a aceleração adquirida por um corpo de
massa 2 kg, sabendo que sobre ele atua uma força
resultante de intensidade 8 N.
4 – Um bloco de massa 4 kg desliza sob um plano
horizontal sujeito a ação das forças F1 e F2, conforme
indica a figura. Sendo a intensidade das forças F1 = 15
N e F2 = 5 N, determine a aceleração do corpo.
              F2                  F1


5 – Um astronauta com traje completo tem uma massa
de 120 kg. Determine a sua massa e o seu peso quando
for levado para Lua, onde a gravidade é
aproximadamente 1,6 m/s2.

6 – Qual é o peso, na Lua, de um astronauta que na
Terra tem peso 784 N? Considere gT = 9,8 m/s2 e
gL = 1,6 m/s2.
7 – A constante elástica de uma mola é de 30 N/cm.
Determine a deformação sofrida pela mola ao ser
solicitada por uma força de intensidade 120 N.

8 – O gráfico mostra como varia a intensidade da força
tensora aplicada a uma mola em função da deformação
produzida.




a) Qual a constante elástica da mola?
b) Qual a intensidade da força tensora quando
x = 10 cm
9 – (UFMG-95) Um homem empurra um caixote para
a direita, com velocidade constante, sobre uma
superfície horizontal. Desprezando-se a resistência do
ar, o diagrama que melhor representa as forças que
atuam no caixote é:




                                          d
10 – (UFMG-96) Uma pessoa está empurrando um
caixote. A força que essa pessoa exerce sobre o caixote
é igual e contrária à força que o caixote exerce sobre
ela. Com relação a essa situação assinale a alternativa
correta:
a) a pessoa poderá mover o caixote porque aplica a
força sobre o caixote antes de ele poder anular essa
força.
b) a pessoa poderá mover o caixote porque as forças
citadas não atuam no mesmo corpo.
c) a pessoa poderá mover o caixote se tiver uma massa
maior do que a massa do caixote.
d) a pessoa terá grande dificuldade para mover o
caixote, pois nunca consegue exercer uma força sobre
ele maior do que a força que esse caixote exerce sobre
ela.
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caixote. A força que essa pessoa exerce sobre o caixote
é igual e contrária à força que o caixote exerce sobre
ela. Com relação a essa situação assinale a alternativa
correta:
a) a pessoa poderá mover o caixote porque aplica a
força sobre o caixote antes de ele poder anular essa
força.
b) a pessoa poderá mover o caixote porque as forças
citadas não atuam no mesmo corpo.
c) a pessoa poderá mover o caixote se tiver uma massa
maior do que a massa do caixote.
d) a pessoa terá grande dificuldade para mover o
caixote, pois nunca consegue exercer uma força sobre
ele maior do que a força que esse caixote exerce sobre
ela.
11 – (UNIPAC) Todas as alternativas contêm um par
de forças de ação e reação, EXCETO:
a) a força com que a Terra atrai um tijolo e a força
com que o tijolo atrai a Terra.
b) a força que uma pessoa, andando, empurra o
chão para trás e a força com que o chão empurra a
pessoa para frente.
c) a força com que um avião, empurra o ar para trás
e a força com que o ar empurra o avião para frente.
d) a força com que um cavalo, puxa uma carroça e a
força com que o carroça puxa o cavalo.
e) o peso de um corpo colocado sobre uma mesa
horizontal e a força normal da mesa sobre ele.
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de forças de ação e reação, EXCETO:
a) a força com que a Terra atrai um tijolo e a força
com que o tijolo atrai a Terra.
b) a força que uma pessoa, andando, empurra o
chão para trás e a força com que o chão empurra a
pessoa para frente.
c) a força com que um avião, empurra o ar para trás
e a força com que o ar empurra o avião para frente.
d) a força com que um cavalo, puxa uma carroça e a
força com que o carroça puxa o cavalo.
e) o peso de um corpo colocado sobre uma mesa
horizontal e a força normal da mesa sobre ele.
12 – (PUC 2000) Uma força constante atuando
sobre um certo corpo de massa m produziu uma
aceleração de 4,0 m/s 2. Se a mesma força atuar
sobre outro corpo de massa igual a m/2 , a nova
aceleração será, em m/s2 :
a) 16,0
b) 8,0
c) 4,0
d) 2,0
e) 1,0

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  • 1. Estudo da Dinâmica Colégio Estadual Constantino Fernandes Colégio Estadual Rotary2 Física - 2º Ano – Prof.(a) Fabiana 2011
  • 2. 1. Introdução A Dinâmica é o ramo da Mecânica que estuda as causas do movimento de um corpo. Estas causas estão relacionadas às forças que atuam sobre ele. Dessa maneira, o conceito de força é de fundamental importância no estudo da Dinâmica.
  • 3. Ao chutarmos uma bola em repouso, vamos colocá-la em movimento. Esse movimento resulta da força aplicada (sobre ela) pelo nosso pé . Forças são muito comuns no nosso cotidiano: ao segurarmos uma pedra, ao caminharmos ou no exercício de várias atividades humanas.
  • 5. Força Força é um conceito básico na mecânica. A primeira idéia que fazemos de força é a associação ao esforço muscular que fazemos. Para a maioria das pessoas ela está associada ao empurrar os corpos ou puxar os corpos. Do ponto de vista físico é necessário termos uma definição mais precisa de força
  • 6. Apesar de o termo "força" abrigar uma noção quase intuitiva, é importante entender que, do ponto de vista da Física, a noção de força está intimamente relacionada com a alteração do estado de movimento de uma partícula, isto é, a presença de forças entre as partes da matéria se faz sentir através de um movimento de afastamento (forças repulsivas) ou de aproximação (forças atrativas) das mesmas.
  • 7. As forças resultam da capacidade das várias partes do Universo (e da matéria) de interagirem entre si.
  • 8. Conceito de Força Tomemos um corpo inicialmente em repouso. Esse corpo jamais conseguirá sair do estado de repouso, a menos que receba a ação de uma força resultante não-nula. Um corpo sozinho não exerce força sobre si mesmo. Logo: “FORÇA É O FRUTO DA INTERAÇÃO ENTRE DOIS CORPOS”
  • 9. Conceito de Força É importante lembrar que a grandeza física, força, é uma grandeza vetorial, isto é, para caracterizá-la precisamos definir sua intensidade (módulo), sua direção de atuação e seu sentido. Quando assinalamos uma força num corpo, usando um vetor (seta), queremos simbolizar a ação que ele está sofrendo de um outro corpo. Logo, o número de forças que um corpo recebe está associado ao número de interações das quais ele participa.
  • 10. Efeitos de Forças Podemos reconhecer a existência de forças pelos efeitos que produzem quando aplicadas a um corpo. A. Deformação A deformação é um dos efeitos causados pela força. Por exemplo, quando você chuta uma bola, no ponto de contato entre o pé e a bola ocorre uma deformação.
  • 11. A força responsável pela deformação de um carro quando este colide com um muro:
  • 12. Tipos de deformações da Força: a) Tração: b) Compressão:
  • 13. c) Torção: d) Flexão
  • 14. Alteração de Velocidade Outro efeito que a força pode produzir no corpo é a alteração de sua velocidade, que consiste num aumento ou numa diminuição do módulo da velocidade, ou alteração da direção da velocidade.. No exemplo ao lado,o pé do jogador altera a velocidade da bola
  • 15. Equilíbrio O equilíbrio é outro efeito causado pela força. Por exemplo, você prende um corpo através de um fio num suporte. A força do fio no corpo produz um equilíbrio, evitando que ele caia pela ação da gravidade terrestre.
  • 16. TipoS de Forças As forças trocadas entre os corpos podem ser de contato ou de campo (ação à distância). Destacamos, a seguir, as orientações (direção e sentido) de algumas dessas forças.
  • 17. Força Peso A força com a qual os astros atraem os corpos é denominada de peso ou força peso. Resumidamente e desconsiderando os efeitos ligados a rotação da Terra, podemos considerar que o peso de um corpo é a atração que a Terra exerce sobre ele. Ao se abandonar um corpo nas proximidades do solo o mesmo cai sofrendo uma variação em sua velocidade, o corpo em questão fica sujeito a uma força atrativa, pois a Terra interage com o mesmo. A direção de atração dessa força é radial, ou seja, está apontada para o centro da terra. Como a velocidade do corpo sofre variações surge o que chamamos de aceleração da gravidade.
  • 18. Força Peso Denomina-se força peso a força de campo gravitacional que a Terra exerce sobre qualquer objeto colocado próximo à sua superfície. Ela tem direção vertical e sentido para baixo.
  • 19. Força Normal Em física, força normal é uma força de reação que a superfície faz em um corpo que esteja em contato com esta, essa força é normal à superfície. Lembrando que a força normal é igual, EM MÓDULO, a força peso no caso de planos paralelos e coincidentes. A força peso é uma força de campo, enquanto a força normal é uma força de contato. A força normal existe sempre que há contato entre o corpo e a superfície de apoio, independentemente de essa superfície ser ou não horizontal. A direção da força é sempre perpendicular à superficie de apoio.
  • 20. Força Normal A força de reação normal de apoio, ou simplesmente força normal , é a força de empurrão que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado. Quando um bloco (um livro, por exemplo) encontra-se em repouso sobre uma mesa, ele recebe da mesa uma força de compressão que impede a sua penetração sobre ela devido à ação da força peso.
  • 21. Força de Atrito Quando se lança um corpo sobre uma mesa comum horizontal, ele pára após percorrer uma certa distância. Isso significa que houve uma resistência ao seu movimento. Essa resistência altera a velocidade do corpo e é, portanto, medida por uma força. Essa força de contato motivada por asperezas superficiais recebe o nome de força de atrito. Tal força de atrito é paralela às superfícies de contato e se opõe ao deslizamento relativo ou à tendência de escorregamento.
  • 22. Força de atrito que atua entre as superfícies em contato quando empurramos um caixote.
  • 23. Quando andamos ou corremos é a força de atrito que nos empurra. Para nos deslocarmos, os sapatos exercem no solo uma força para trás. A força de atrito, que se opõe a este movimento, empurra-nos para a frente. Quando as solas dos sapatos são muito lisas e o pavimento é polido a força exercida pelo sapato para trás não faz surgir qualquer atrito … escorregamos!
  • 24. 4. Medida de Forças A intensidade de uma força pode ser medida através de um aparelho denominado dinamômetro. O dinamômetro é um instrumento constituído de uma mola que se deforma quando recebe a ação de uma força. Logo, para cada deformação produzida, temos o dispositivo indicando a intensidade da força aplicada. No SI, a unidade de medida de força é o Newton (N). Eventualmente pode-se utilizar a unidade prática quilograma-força (kgf), sendo que 1
  • 25. Forças no cotidiano • A força gravitacional - O exemplo mais comum, no cotidiano, de forças aplicadas a um corpo é o de um corpo que cai sob a ação da força gravitacional. • Movimento dos planetas - Os planetas movem-se (como a Terra) em torno do Sol devido à força
  • 26. Movimento dos satélites - Os satélites "flutuam" no espaço devido à mesma força gravitacional. As marés - Você pode não perceber, mas o movimento das marés resulta da atração gravitacional do Sol e da Lua sobre a Terra. Nos pontos próximos da Terra, o mar se eleva, formando um "calombo", o qual se movimenta com a mesma, gerando as marés.
  • 27. 6. Unidade de Força A unidade mais utilizada para se medir uma força é o Newton, embora a dina (dyn) e o quilograma-força (kgf), sejam bastante utilizados em algumas áreas. • No S.I. => N (Newton) • No C.G.S. => dyn (dina) • Sistema Técnico => Kgf (quilograma força) Relação entre as unidades: 1 N = 105 dyn 1 Kgf = 9,8 N OBS.: Um Quilograma-força ( kgf ) é a intensidade da força peso de um corpo de 1 kg de massa, situado num local onde a aceleração gravitacional é normal ( g = 9,8 2
  • 28. 7. Exercícios 01. Identifique uma situação em que um corpo estará em equilíbrio. a) Um carro em movimento variado. b) Uma pedra caindo em um poço. c) O vento no mar. d) Uma fruta em uma árvore e) Um jogador chutando uma bola. 02. Qual o tipo de deformação responsável para um trator rebocar um caminhão? a) Tração b) Torção c) Flexão d) Compressão e) Colaboração
  • 29. 03. Qual o tipo de deformação responsável por espremer uma camisa molhada? a) Tração b) Torção c) Flexão d) Compressão e) Colaboração 04. Qual o tipo de deformação responsável por uma bomba encher o pneu de uma bicicleta? a) Tração b) Torção c) Flexão d)Compressão e) Colaboração 05. Qual o tipo de deformação responsável por quebrar um pedaço de galho com as mãos? a) Tração b) Torção c) Flexão d) Compressão e) Colaboração
  • 31. ISAAC NEWTON Isaac Newton (1642-1727) nasceu em Woolsthorpe(Inglaterra). Foi educado na Universidade de Cambridge e considerado aluno excelente e aplicado. Newton fez descobertas importantes em Matemática, Óptica e Mecânica. Em sua obra “Princípios Matemáticos de Filosofia Natural”, enunciou as três leis fundamentais do movimento, conhecidas hoje como leis de Newton.
  • 32. Galileu, no século XVII, chamou de inércia à tendência que os corpos apresentam para resistirem à mudança do estado de movimento em que se encontram. Anos mais tarde, Newton enunciou a Lei da inércia, que iremos ver a seguir.
  • 33. Existe na natureza uma tendência de não se alterar o estado de movimento de um objeto, isto é, um objeto em repouso tende naturalmente a permanecer em repouso. Um objeto com velocidade constante tende a manter a sua velocidade constante.
  • 34. Essa tendência natural de tudo permanecer como está é conhecida como inércia. No caso da Mecânica, essas observações a respeito do comportamento da natureza levou Newton a enunciar a sua famosa Lei da Inércia, ''Por que a maçã sempre cai perpendicularmente ao chão?, perguntou-se Newton. Por que ela não se move para os lados, ou para cima, mas sempre em direção ao centro da Terra? Certamente, porque a Terra a atrai. Tem de haver uma força de atração envolvida nisso.“
  • 35. A primeira lei de Newton diz que todo corpo tende a manter o seu estado de movimento. Se em repouso, irá permanecer em repouso, desde que não haja forças atuando sobre este corpo, ou se elas estiverem em equilíbrio.
  • 36.
  • 37. Lei da Inércia Se em movimento, permanecerá em movimento até que haja uma força contrária que faça o corpo parar. Se não houver força contrária a velocidade será constante e o movimento retilíneo.
  • 39. O exemplo mais simples, do ponto de vista da observação da inércia dos corpos, é aquele dos passageiros num veículo. Quando o veículo é brecado, os passageiros tendem a manter-se no seu estado de movimento. Por isso, as pessoas "vão para a frente" do ônibus quando este é brecado. Na realidade, a mudança do estado de movimento é apenas do ônibus. Os passageiros simplesmente tendem a manter-se como estavam. Da inércia resultam os ferimentos em acidentes no tráfego
  • 40. Exemplo 1 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.
  • 41. Exemplo 2 Um trem metrô quando dá a sua arrancada para dar partida ao seu movimento, as pessoas que estão em repouso tendem a ficar em repouso indo então para trás, quando o trem inicia o movimento.
  • 42. Exemplo 3 Quando um motoqueiro está em movimento e para bruscamente com a sua moto, ele é arremessado para frente, pois todo corpo que está em movimento tende permanecer em movimento.
  • 43. Exemplo 4 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.
  • 44. Exemplo 5 • Um foguete quando lançado ao espaço tem a sua força inicial dando o seu movimento, mas como no espaço não tem força contrária, ele pode desligar seus propulsores e continuar em velocidade constante no espaço, pois não tem nenhuma força que o faça parar.
  • 46.
  • 47.
  • 48.
  • 49.
  • 50. Exercício Primeira Lei de Newton 1)"Para que a velocidade de um automóvel permaneça constante numa estrada reta e horizontal, é necessário manter o pedal do acelerador pressionado". Isso significa que deve existir uma força resultante para se manter constante a velocidade do automóvel? Justifique sua resposta. RESOLUÇÃO: R: Não, como sabemos: para que um corpo possua velocidade constante em linha reta, ele deve estar isento de alguma força desigual. O fato de se manter o pé no acelerador é que a força propulsora exercida pelo carro é a mesma força exercida pelo ar (Resistência do ar) somado com o atrito (Força de Atrito), logo estas forças se anulam.
  • 51. Exercícios 1. Explique detalhadamente porque ao puxarmos rapidamente, a toalha de uma mesa que contém sobre ela vários pratos de porcelana, não derrubamos nenhum. 2. Quando um ônibus inicialmente parado arranca, um passageiro que estava de pé sem segurar nos estribos perde o equilíbrio e cai. Como se explica o tombo de acordo com a idéia de inércia? 3. Você está de pé no ônibus. Repentinamente, o motorista pisa no freio e você precisa se segurar, pois parece que seu corpo continua indo para frente. Explique o que está acontecendo.
  • 52. 4. (UFES) Um carro freia bruscamente e o passageiro bate com a cabeça no vidro pára-brisa. Qual a explicação de acordo com a lei da inércia. 5. Por que uma pessoa, ao descer de um ônibus em movimento, precisa acompanhar o movimento do ônibus para não cair? 6. Explique a função do cinto de segurança de um carro, utilizando o conceito de inércia. 7. Um foguete está com os motores ligados e movimenta-se no espaço, longe de qualquer planeta. Em certo momento, os motores são desligados. O que irá ocorrer? Por qual lei da física isso se explica?
  • 53. 01. A respeito do conceito da inércia, assinale a frase correta: a) Um ponto material tende a manter sua aceleração por inércia. b) Uma partícula pode ter movimento circular e uniforme, por inércia. c) O único estado cinemático que pode ser mantido por inércia é o repouso. d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a presença de uma força. e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se manter por inércia; a força é usada para alterar a velocidade e não para mantê-la.
  • 54. 01. A respeito do conceito da inércia, assinale a frase correta: a) Um ponto material tende a manter sua aceleração por inércia. b) Uma partícula pode ter movimento circular e uniforme, por inércia. c) O único estado cinemático que pode ser mantido por inércia é o repouso. d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a presença de uma força. e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se manter por inércia; a força é usada para alterar a velocidade e não para mantê-la.
  • 55. 02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma: a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo em relação a qualquer referencial. b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme em relação a qualquer referencial. c) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial nula. d) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial constante. e) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade escalar nula.
  • 56. 02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma: a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo em relação a qualquer referencial. b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme em relação a qualquer referencial. c) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial nula. d) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial constante. e) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade escalar nula.
  • 57. 03. Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado? a) mais alto; b) mais baixo; c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo se descendo; d) mais baixo se o elevador estiver descendo e mais alto se descendo; e) exatamente do mesmo modo.
  • 58. 03. Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado? a) mais alto; b) mais baixo; c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo se descendo; d) mais baixo se o elevador estiver descendo e mais alto se descendo; e) exatamente do mesmo modo.
  • 59. 04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a: a) Primeira Lei de Newton; b) Lei de Snell; c) Lei de Ampère; d) Lei de Ohm; e) Primeira Lei de Kepler.
  • 60. 04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a: a) Primeira Lei de Newton; b) Lei de Snell; c) Lei de Ampère; d) Lei de Ohm; e) Primeira Lei de Kepler.
  • 61. 05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio fundamental, denominado: a) Princípio da Inércia; b) Princípio da Conservação da Energia Mecânica; c) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento; d) Princípio da Conservação do Momento Angular; e) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana".
  • 62. 05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio fundamental, denominado: a) Princípio da Inércia; b) Princípio da Conservação da Energia Mecânica; c) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento; d) Princípio da Conservação do Momento Angular; e) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana".
  • 63. 08. (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) nenhuma força atuou sobre o apagador; b) a resistência do ar impediu o movimento do apagador; c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos; d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa; e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel.
  • 64. 08. (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) nenhuma força atuou sobre o apagador; b) a resistência do ar impediu o movimento do apagador; c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos; d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa; e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel.
  • 65. 09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea horizontal com aceleração constante. no interior do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica que ele não está mais na vertical. Com relação a este fato podemos afirmar que: a) O peso é a única força que age sobre a pedra. b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio seria menor. c) Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus. d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio estaria na vertical. e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o peso do corpo.
  • 66. 09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea horizontal com aceleração constante. no interior do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica que ele não está mais na vertical. Com relação a este fato podemos afirmar que: a) O peso é a única força que age sobre a pedra. b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio seria menor. c) Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus. d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio estaria na vertical. e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o peso do corpo.
  • 67. 10. (ITA) Um corpo é impulsionado, no vácuo, sobre um plano horizontal, sem atrito, por uma força paralela ao plano, que atua instantaneamente sobre ele. Neste caso, pode-se concluir que: a) o corpo adquire movimento uniformemente acelerado, no qual permanece indefinidamente. b) o corpo segue em equilíbrio. c) durante o movimento, não atua força sobre o corpo. d) o corpo possui movimento retardado. e) o corpo adquire movimento retilíneo uniforme a partir do repouso.
  • 68. 10. (ITA) Um corpo é impulsionado, no vácuo, sobre um plano horizontal, sem atrito, por uma força paralela ao plano, que atua instantaneamente sobre ele. Neste caso, pode-se concluir que: a) o corpo adquire movimento uniformemente acelerado, no qual permanece indefinidamente. b) o corpo segue em equilíbrio. c) durante o movimento, não atua força sobre o corpo. d) o corpo possui movimento retardado. e) o corpo adquire movimento retilíneo uniforme a partir do repouso.
  • 69. 11. (EFOA-MG) Dos corpos destacados, o que está em equilíbrio é: a) a Lua movimentando-se em torno da Terra. b) uma pedra caindo livremente. c) um avião que voa em linha reta com velocidade constante. d) um carro descendo uma rua íngreme sem atrito. e) uma pedra no ponto mais alto, quando lançada verticalmente para cima.
  • 70. 11. (EFOA-MG) Dos corpos destacados, o que está em equilíbrio é: a) a Lua movimentando-se em torno da Terra. b) uma pedra caindo livremente. c) um avião que voa em linha reta com velocidade constante. d) um carro descendo uma rua íngreme sem atrito. e) uma pedra no ponto mais alto, quando lançada verticalmente para cima.
  • 72. Sir Isaac Newton continuou pensando
  • 73. Elaborou então a 2ª Lei de Newton Princípio Fundamental da Dinâmica
  • 74. 2ª Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica)   FR ma
  • 75. A SEGUNDA LEI DE NEWTON De acordo com o princípio da inércia, um corpo só pode sair de seu estado de repouso ou de movimento retilíneo com velocidade constante se sobre ele atuar uma força resultante externa. Neste momento, poderíamos perguntar: ``O que acontece se existir uma força resultante externa agindo no corpo?'' Nesta situação, o corpo fica sujeito a uma aceleração, ou seja, um corpo sujeito a uma força resultante externa movimenta-se com velocidade variável.
  • 76. É fácil perceber que, se quisermos acelerar um corpo, por exemplo, desde o repouso , a intensidade da força que teremos de aplicar dependerá da massa do corpo. Se, por exemplo, o corpo for um carro, é evidente que a força necessária será muito menor do que se tratasse de um caminhão. Desta forma, quanto maior a massa do corpo, maior deverá ser a intensidade da força necessária para que ele alcance uma determinada aceleração.
  • 77. Foi Isaac Newton quem obteve essa relação entre massa e força, que constitui a segunda lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica. Temos, então que A aceleração de um corpo submetido a uma força resultante externa é inversamente proporcional à sua massa, e diretamente proporcional a intensidade da força. Assim, para uma dada força resultante externa F, quanto maior a massa m do corpo tanto menor será a aceleração adquirida. Matematicamente, a segunda lei de Newton é dada por:
  • 78. Esta equação vetorial impõe que a força Resultante e a aceleração tenham a mesma direção e o mesmo sentido. No SI a unidade de força é o newton ou (N): Por definição, o newton é a força que produz uma aceleração de 1 m/s2 quando aplicada em uma massa de 1kg.
  • 79. 2ª lei: F = m.a Onde: F é a força aplicada m é a massa do corpo (kg) a é a aceleração do corpo A segunda lei fala que uma força agindo sobre um objeto de massa m, provoca uma aceleração. Esta aceleração é proporcional à massa do objeto. A Força modifica a velocidade do corpo. A força aplicada pode ser a força peso (gravitacional) sempre vertical pra baixo; de contato, onde os corpos estão um exercendo força sobre o outro; normal, é contato perpendicular à superfície de contato; de tração, por exemplo a corda segurando o elevador; e de atrito, que vai ser explicado no slide a seguir.
  • 80. N  Fat Sempre perpendicular Sempre tangente ao plano ao plano e apontando e contrário ao sentido de para a direção contrária deslizamento. do plano.
  • 81. Se o carrinho do supermercado estiver vazio, é muito fácil fazê-lo correr. Mas se o carrinho estiver cheio, você tem que se esforçar muito para fazê-lo andar.
  • 82. Vamos calcular a aceleração do objeto nas situações abaixo:  F m = 5 Kg F = 10N FR ma 10 5a a 2m 2 s   F2 F1 m = 5 Kg  F1 = 10N F3 F2 = 5N FR ma F3 = 3N 10 5 3 5a a 1,6 m 2 s
  • 83. O peso das pessoas é medido em balanças. Quanto maior a massa da pessoa, maior é a força peso P = m.g e maior é a deflexão que a força peso exerce numa mola. Essa mola, por sua vez, está acoplada a um ponteiro.
  • 84. Quando falamos em movimento vertical, introduzimos um conceito de aceleração da gravidade, que sempre atua no sentido a aproximar os corpos em relação à superfície. Relacionando com a 2ª Lei de Newton, se um corpo de massa m, sofre a aceleração da gravidade, quando aplicada a ele o principio fundamental da dinâmica poderemos dizer que: A esta força, chamamos Força Peso, e podemos expressá-la como: ou em módulo:
  • 85. O Peso de um corpo é a força com que a Terra o atrai, podendo ser variável, quando a gravidade variar, ou seja, quando não estamos nas proximidades da Terra. A massa de um corpo, por sua vez, é constante, ou seja, não varia. Existe uma unidade muito utilizada pela indústria, principalmente quando tratamos de força peso, que é o kilograma-força, que por definição é: 1kgf é o peso de um corpo de massa 1kg submetido a aceleração da gravidade de 9,8m/s². A sua relação com o newton é:
  • 86. P    P mg P Não confundir massa e peso!!! Massa é uma propriedade da matéria e independe do local onde está o corpo. Peso é uma força gravitacional e depende dos corpos envolvidos.
  • 87. Exemplos 1 – Na Terra, a aceleração da gravidade é em média 9,8 m/s2, e na Lua é 1,6 m/s2. Para um corpo de massa 5 kg, determinar: a) O peso desse corpo na Terra; b) A massa e o peso desse corpo. Resolução O peso na Terra é dado por: PT = mT.gT PT = 5.9,8 PT = 49 N Como a massa é uma propriedade do corpo, tem o mesmo valor em qualquer lugar; logo: mT = mL = 5 kg Portanto: PL = mL.gL PL = 5.1,6 PL = 8 N
  • 88.
  • 89. 1) A massa de uma pessoa é 70kg. A aceleração da gravidade num local da Terra é 9,8 m/s² e na Lua 1,6 m/s². Determine o peso da pessoa na Terra, na Lua e a massa da pessoa na Lua. RESOLUÇÃO: PT = m.gT PT = 70.9,8= 686N PL = m.gL PL = 70.1,6 = 112N
  • 90. Deformação elástica Uma mola apresenta uma deformação elástica se, retirada a força que a deforma, ela retornar ao seu comprimento e forma originais. A intensidade da força deformadora é proporcional à deformação
  • 91. A expressão matemática da Lei de Hooke é:  F = força deformadora  x = deformação sofrida pela mola K = constante de proporcionalidade característica da mola, chamada de constante elástica da mola
  • 92. Força Elástica   FEL kx F(N) x(m)
  • 93. Exemplos 1 – Considerar uma mola de comprimento inicial x0, presa em uma das extremidades. Aplicando-se forças de 100 N, 200 N e 300 N, a mola sofre, respectivamente, deformações de 2 cm, 4 cm e 6 cm. Qual a intensidade da força deformadora quando a deformação for 11 cm? Resolução A constante elástica é: K= F 100 200 300 k= k = 50 N/cm x 2 4 6 Para a mola em questão, uma deformação elástica de 11 cm corresponde a uma força de: Portanto: F = k.x F = 50.11 F = 550 N
  • 94. 1 – Um corpo de massa 4 kg é lançado num plano horizontal liso, com velocidade inicial de 40 m/s. Determinar a intensidade da força resultante que deve ser aplicada, sobre o corpo, contra o sentido do movimento, para pará-lo em 20 s.
  • 95. 2 – Seja um corpo de massa 2 kg, em repouso, apoiado sobre um plano horizontal sob a ação das forças horizontais F1 e F2 de intensidades 10 N e 4 N respectivamente, conforme indica a figura. F2 F1 a) Qual a aceleração adquirida pelo corpo? b) Achar a velocidade e o espaço percorrido pelo corpo 10 s após o início do movimento. 3 – Determine a aceleração adquirida por um corpo de massa 2 kg, sabendo que sobre ele atua uma força resultante de intensidade 8 N.
  • 96. 4 – Um bloco de massa 4 kg desliza sob um plano horizontal sujeito a ação das forças F1 e F2, conforme indica a figura. Sendo a intensidade das forças F1 = 15 N e F2 = 5 N, determine a aceleração do corpo. F2 F1 5 – Um astronauta com traje completo tem uma massa de 120 kg. Determine a sua massa e o seu peso quando for levado para Lua, onde a gravidade é aproximadamente 1,6 m/s2. 6 – Qual é o peso, na Lua, de um astronauta que na Terra tem peso 784 N? Considere gT = 9,8 m/s2 e gL = 1,6 m/s2.
  • 97. 7 – A constante elástica de uma mola é de 30 N/cm. Determine a deformação sofrida pela mola ao ser solicitada por uma força de intensidade 120 N. 8 – O gráfico mostra como varia a intensidade da força tensora aplicada a uma mola em função da deformação produzida. a) Qual a constante elástica da mola? b) Qual a intensidade da força tensora quando x = 10 cm
  • 98. 9 – (UFMG-95) Um homem empurra um caixote para a direita, com velocidade constante, sobre uma superfície horizontal. Desprezando-se a resistência do ar, o diagrama que melhor representa as forças que atuam no caixote é: d
  • 99. 10 – (UFMG-96) Uma pessoa está empurrando um caixote. A força que essa pessoa exerce sobre o caixote é igual e contrária à força que o caixote exerce sobre ela. Com relação a essa situação assinale a alternativa correta: a) a pessoa poderá mover o caixote porque aplica a força sobre o caixote antes de ele poder anular essa força. b) a pessoa poderá mover o caixote porque as forças citadas não atuam no mesmo corpo. c) a pessoa poderá mover o caixote se tiver uma massa maior do que a massa do caixote. d) a pessoa terá grande dificuldade para mover o caixote, pois nunca consegue exercer uma força sobre ele maior do que a força que esse caixote exerce sobre ela.
  • 100. 10 – (UFMG-96) Uma pessoa está empurrando um caixote. A força que essa pessoa exerce sobre o caixote é igual e contrária à força que o caixote exerce sobre ela. Com relação a essa situação assinale a alternativa correta: a) a pessoa poderá mover o caixote porque aplica a força sobre o caixote antes de ele poder anular essa força. b) a pessoa poderá mover o caixote porque as forças citadas não atuam no mesmo corpo. c) a pessoa poderá mover o caixote se tiver uma massa maior do que a massa do caixote. d) a pessoa terá grande dificuldade para mover o caixote, pois nunca consegue exercer uma força sobre ele maior do que a força que esse caixote exerce sobre ela.
  • 101. 11 – (UNIPAC) Todas as alternativas contêm um par de forças de ação e reação, EXCETO: a) a força com que a Terra atrai um tijolo e a força com que o tijolo atrai a Terra. b) a força que uma pessoa, andando, empurra o chão para trás e a força com que o chão empurra a pessoa para frente. c) a força com que um avião, empurra o ar para trás e a força com que o ar empurra o avião para frente. d) a força com que um cavalo, puxa uma carroça e a força com que o carroça puxa o cavalo. e) o peso de um corpo colocado sobre uma mesa horizontal e a força normal da mesa sobre ele.
  • 102. 11 – (UNIPAC) Todas as alternativas contêm um par de forças de ação e reação, EXCETO: a) a força com que a Terra atrai um tijolo e a força com que o tijolo atrai a Terra. b) a força que uma pessoa, andando, empurra o chão para trás e a força com que o chão empurra a pessoa para frente. c) a força com que um avião, empurra o ar para trás e a força com que o ar empurra o avião para frente. d) a força com que um cavalo, puxa uma carroça e a força com que o carroça puxa o cavalo. e) o peso de um corpo colocado sobre uma mesa horizontal e a força normal da mesa sobre ele.
  • 103. 12 – (PUC 2000) Uma força constante atuando sobre um certo corpo de massa m produziu uma aceleração de 4,0 m/s 2. Se a mesma força atuar sobre outro corpo de massa igual a m/2 , a nova aceleração será, em m/s2 : a) 16,0 b) 8,0 c) 4,0 d) 2,0 e) 1,0