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