Forças e MovimentosUnidade 2

Forças e MovimentosUnidade 2

2.4 Lei Fundamental da Dinâmica

A caixa seguinte encontra-se em repouso,apoiada sobre uma superfície:

P

N

Sobre o corpo atuam duas forças:

o peso (P);

a reação normal (N), provocada pela superfície.

A resultante das forças que atuam no corpo é nula:

Por esse motivo, o corpo permanece em repouso.

P + N = 0.

A caixa seguinte encontra-se em repouso,apoiada sobre uma superfície:

P

N

O que é necessário fazer para que o corpo entre em movimento?

Para que o corpo entre em movimento, é necessário aplicar sobre ele uma força.

F

P

N

F

P

N

F

A força provocou uma alteração na velocidade do corpo — provocou uma aceleração.

A força aplicada sobre o corpo foi responsável pela aceleração do corpo.

a aa

Se duas caixas A e B forem sujeitas a forças diferentes…

P

N

FA

P

N

FB

Se duas caixas, A e B, forem sujeitas a forças diferentes…

… em qual dos casos a aceleração será maior?

P

N

FA

P

N

FB

P

N

FB

P

N

FA

P

N

FB

P

N

FA

A aceleração (variação de velocidade por instante de tempo) será maior na caixa A, uma vez que a força aplicada na caixa A é maior.

a aa

a a a

Se duas caixas, A e B, forem sujeitas a forças diferentes…

P

N

FA

P

N

FB

P

N

FB

P

N

FA

P

N

FB

P

N

FA

a aa

a a a

Quanto maior é a força resultante a atuar sobre um corpo, maior é a aceleração que este sofre.

Se as caixas, A e B, tiverem massas diferentes…

P

N

FA

P

N

B F

Se as caixas A e B tiverem massas diferentes…

… em qual dos casos a aceleração será maior, se a força aplicada nas caixas for a mesma?

P

N

FA

A aceleração será maior na caixa B, uma vez que a sua massa é menor.

P

N

B F

P

N

FA

P

N

B F

P

N

FA

P

N

B F

a aa

a a a

Se as caixas A e B tiverem massas diferentes…

P

N

FA

Para a mesma força, quanto menor é a massa do corpo, maior é a aceleração sofrida.

P

N

B F

P

N

FA

P

N

B F

P

N

FA

P

N

B F

a aa

a a a

A aceleração sofrida por um corpo é…

… diretamente proporcional à força resultante exercida sobre o corpo;

… inversamente proporcional à massa do corpo.

Quanto maior é a força resultante, maior é a aceleração sofrida pelo corpo.

Quanto menor é a massa do corpo, maior é a aceleração por ele sofridaquando sujeito a uma força.

a =Fr

m ⬄ Fr = m x a(m/s2)(kg)(N)

A relação entre a aceleração (a), a força resultante (Fr) e a massa do corpo (m) é dada pela expressão:

O valor da força que é necessário aplicar a um corpo de massa 1 kg para lhe provocar uma aceleração de valor igual a 1 m/s2 corresponde a 1 N, ou seja:

1 N = 1 kg x 1 m/s2

Fr Fr Fr

a aa

Quando a resultante das forças é não nula, o corpo adquireuma aceleração que tem a mesma direção e sentido

da força resultante.

A força resultante (Fr) e a aceleração (a) são duas grandezas vetoriais.

Fr Fr Fr

a aa

A força resultante do sistema de forças que atuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direção e o mesmo

sentido da força resultante, cuja intensidade é diretamente proporcional à intensidade da força resultante.

Fr = m x a

2.ª Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica

A partir da Lei Fundamental da Dinâmica, é possível determinar a aceleração sofrida por um corpo em movimento de queda livre.

P

P

9,8 N

Se desprezarmos a resistência do ar, verificamos que o peso (P) é a única força que atua no corpo.

O valor do peso pode ser determinadocom um dinamómetro:

10 N

Escala

A partir da Lei Fundamental da Dinâmica, é possível determinar a aceleração sofrida por um corpo em movimento de queda livre.

P = m x a

Aplicando a Lei Fundamental da Dinâmica:

⬄

a =Pm

P

a = P m

O valor da aceleração é dado por:

⬄

a = 9,81 ⬄

a = 9,8 m/s2

O movimento de queda tem uma aceleração de 9,8 m/s2.10 N

Escala

Se repetirmos o procedimento para diferentes corpos…

P

9,8 N

a = P m

a = 9,81

a = 9,8 m/s2 P

19,6 N

a = P m

a = 19,62

a = 9,8 m/s2

P

27,8 N

a = P m

a = 27,83

a = 9,8 m/s2

… o valor encontrado é sempre 9,8 m/s2, qualquer que seja o corpo.

20 N

Escala

Conhecido o valor da aceleração gravítica , é possível determinar o peso de um corpo a partir da respetiva massa:

P = m x g Como a aceleração gravítica junto à superfície da Terra tem o valor de 9,8 m/s2, então:

P = m x 9,8

A aceleração gravítica varia consoante o local e o planeta em estudo.

O peso de um corpo depende da sua massa e da aceleração gravítica.

Qualquer corpo em queda livre junto à superfície da Terra está sujeito a uma aceleração de 9,8 m/s2 — a aceleração gravítica (g).

Conclusão

A aceleração sofrida por um corpo é diretamente proporcional à força resultante que atua nesse corpo e inversamente proporcional à sua massa:

Qualquer corpo em queda livre junto à superfície da Terra está sujeito a uma aceleração de 9,8 m/s2 — a aceleração gravítica.

a =Fr

m⬄ Fr = m x a