Leis de Newton do Movimento
Física básica 1Capítulos 3 do SZ e MN
Conteúdo
• Introdução• Forças e interações• Primeira Lei de Newton• Segunda Lei de Newton• Massa e peso• Terceira Lei de Newton• Diagramas de corpo livre
Introdução
• Cinemática: descrição do movimento.• Dinâmica: causas do movimento.• Mecânica Newtoniana: 1687– Newton formula três leis, extraídas da experiência as
quais são a base da mecânica clássica.
Conceitos fundamentais na dinâmicaForçaAceleraçãoVelocidadeMassa
Forças e interações
• Força: interação entre dois corpos ou do corpo com o ambiente. A maneira correta de falar é dizer que um corpo “exerce uma força sobre outro corpo”.
• Forças são vetores.• Tipos de forças:– Força de contato: contato direto entre corpos.– Forças de longo alcance: atuam mesmo que os
corpos estejam afastados entre sim.
Exemplos de forças de contato• Força normal: a superfície exerce uma força
perpendicular sobre o corpo que repousa sobre ela.• Força de atrito: a superfície exerce uma força
paralela sobre o corpo que repousa ou se move sobre ela.
• Força de tensão: associada ao processo de puxar um objeto usando uma corda extendida.
Força Normal Força de atrito Força de tensão
Exemplos de forças de longo alcance
• Força gravitacional: qualquer corpo que tenha massa atrai um outro corpo com massa. Ela é proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional à distância. Na Terra, o peso é o nome que damos à atração gravitacional que o planeta exerce sobre qualquer corpo que esteja sobre a superfície.
Superfície da Terra
• Força eletrostática: exercida por qualquer corpo com carga sobre outro corpo também com carga. Tem cargas que se atraem (e dizemos que essa cargas tem sinal contrário) e cargas que se repelem (cargas com o mesmo sinal).
• As forças gravitacional e eletrostática são exemplos de forças centrais.
Valores típicos dos módulos de algumas forças
Nome Valor
Atração gravitacional Sol-Terra 3,5 x 1022 N
Força de propulsão de um ônibus espacial durante o lançamento
3,1 x 107 N
Peso de uma baléia azul 1,9 x 106 N
Peso de uma maça média 1 N
Peso do menor ovo de um inseto 2 x 10-6 N
Atração elétrica entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio
8,2 x 10-8 N
Atração gravitacional entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio
3,6 x 10-47 N
Unidades de força: Newton (N)
Superposição de forças• Quando um conjunto de forças atuam
simultaneamente sobre um corpo, o efeito sobbre o movimento é o mesmo que o efeito produzido por uma única força, que é a resultante da soma vetorial de todas as forças:
• Sempre podemos decompor a força em componentes definidos em um sistema de referência.
Primeira Lei de Newton
Quando a força resultante sobre um corpo é igual a zero, sua aceleração é nula e ele se move
com velocidade constante.
• Caso particular: velocidade nula.• Inércia: tendência de um corpo de continuar o
movimento, uma vez iniciado.• O que importa é conhecer a força resultante, no caso
de várias forças atuando sobre um corpo.• Se a força resultante que atua sobre um corpo é nula,
ele esta em equilíbrio.
Sistema de referência inercial• Um sistema de referência inercial é aquele que
não esta acelerado.• A primeira lei de Newton é válida só neste tipo
de sistema de referência.• Exemplos:– Carro com velocidade constante?
– Ônibus acelerando?
– Superfície Terrestre?
Inercial
Não Inercial.
Formalmente é Não Inercial. A aceleração é tão baixa comparada
com o movimento de corpos na superfície que podemos considerar-lhe como inercial
A aceleração do objeto dentro do trem é originada pelo movimento acelerado do
trem e não por uma força resultante atuando sobre o corpo.
Mas um observador de fora poderia pensar que existe uma força atuando sobre o
corpo...o que não é verdade
Sistemas inerciais = velocidade relativa constante
• Se temos um sistema inercial A, que obedece a primeira lei, então qualquer outro sistema de referência B com velocidade relativa nula ou constante é também um sistema de referência inercial.
𝑥
𝑦
𝑂
A bola está em repouso: a força
resultante é zero e a bola está em
equilibrio
𝑥′
𝑦 ′
𝑂 ′
A bola está em repouso: a força resultante é zero
e a bola está em equilibrio
�⃗�𝑂′/𝑂
𝑥
𝑦
𝑂
A bola está em movimento com velocidade constante: a
força resultante é zero e a bola está em equilíbrio
A bola está em repouso: a força resultante é zero
e a bola está em equilíbrio
𝑥′
𝑦 ′
𝑂 ′
Os dois observadores chegam a mesma conclusão central: a força resultante na bola é nula e a bola está em equilibrio.
A Segunda Lei de NewtonQuando uma força resultante externa atua sobre um corpo, ele é acelerado. A aceleração possui a mesma direção e sentido da força resultante. O seu módulo é
proporcional ao módulo da força, sendo a constante de proporcionalidade a massa do corpo.
Unidades de forçaN=kg m/s2
Para não esquecer...
1. A 2ª lei é uma equação vetorial e pode ser escrita usando as componentes da força e da aceleração em um certo sistema de referência.
2. A 2ª lei esta associada a forças externas que atuam sobre o corpo.
3. A 2ª lei é válida quando a massa do corpo é constante.
4. A 2ª lei é válida somente em sistemas de referência inerciais.
Massa e peso
• Peso: força gravitacional que a Terra exerce sobre qualquer corpo.
• Massa: quantifica o “quão fácil” é mover um corpo. Dizemos que a massa caracteriza a propriedade da inércia.
Peso massa
• A aceleração que um corpo tem durante a queda livre é diferente na Lua do que na Terra. Como a Lua é menos massiva, sua força gravitacional é menor á da terra.
Peso em lugares diferentes
A Terceira Lei de NewtonQuando um corpo A exerce uma força sobre o corpo B
(uma “ação”), o corpo B exerce também uma força sobre o corpo A (uma “reação”). Essas duas forças têm
o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. ELAS ATUAM EM CORPOS
DIFERENTES
�⃗� 𝐴𝐵=− �⃗�𝐵𝐴
Entendendo a terceira lei
• Par de ação e reação: representam uma interação mútua entre dois corpos
Dois pares ação e reação
Terra-maça
Mesa-maça
1
2
Diagramas de corpo livre
Para entender como um corpo se move deve-se lembrar que:• A primeira e segunda leis de Newton se aplicam
a um corpo específico.• Só importam as forças que atuam sobre o
corpo.• Os diagramas do corpo livre ajudam na
identificação das forças relevantes na descrição do movimento (ou não) de um corpo.
Exemplos de diagramas de corpo livre
Dois Corpos