Física o que é Física?



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AS LEIS DE NEWTON

Sir Isaac Newton


A vida de Newton pode ser dividida em três períodos. O primeiro sua juventude de 1643 até sua graduação em 1669. O segundo de 1669 a 1687, foi o período altamente produtivo em que ele era professor Lucasiano em Cambridge. O terceiro período viu Newton como um funcionário do governo bem pago em Londres, com muito pouco interesse pela matemática.


Isaac Newton nasceu em 4 de janeiro de 1643 (ano da morte de Galileo) em Woolsthorpe, Lincolnshire, Inglaterra. Embora tenha nascido no dia de Natal de 1642, a data dada aqui é no calendário Gregoriano, que adotamos hoje, mas que só foi adotada na Inglaterra em 1752. Newton veio de uma família de agricultores, mas seu pai morreu antes de seu nascimento.
Ele foi criado por sua avó. Um tio o enviou para o Trinity College, Cambridge, em Junho de 1661.
Isaac Newton foi um dos maiores cientistas de todos os tempos.
Chamamos de Mecânica Newtoniana o estudo dos movimentos.
Conta-se que Newton era uma criança muito introvertida e foi um jovem bastante reservado. Ele teve uma infância difícil, não cresceu perto da mãe, que se tornando viúva muito jovem, casou-se novamente e deixou o filho vivendo com um tio.
Issac Newton começou cedo seus estudos e tornou-se um famoso alquimista. Estudou os movimentos dos corpos em geral, dos corpos celestes, desenvolveu o cálculo diferencial e contribuiu em vários ramos da Física e da Matemática.
Lembrando que Newton nasceu no mesmo ano em que Galileu Galilei morreu. Galileu foi sujeito à inquisição porque defendia o modelo heliocêntrico do sistema solar. Ao contrário de Giordano Bruno, que foi queimado vivo pela inquisição, Galileu negou suas idéias mas não deixou de ensiná-las a seus discípulos e deixá-las registradas
Uma das experiências de Galileu que devemos conhecer é a do plano inclinado. Conta-se que ele observou o movimento de uma bolinha ao descer um plano de inclinação variável. Que a cada ângulo que a bolinha percorria através do plano determinava sua velocidade ao chegar ao chão, de forma que a bolinha percorria cada vez mais uma distância até parar. Galileu supôs que se não houvesse forças para parar a bolinha, o movimento desta seria um movimento retilíneo com velocidade constante.
Você concorda com esta idéia de Galileu?
Conta-se também que Galileu soltou objetos diferentes de cima da Torre de Piza na Itália a fim de provar que os objetos caem com a mesma velocidade, independente da massa do objeto.
Você concorda com mais esta idéia?

Newton concordou!


A primeira lei de Newton, também chamada de Princípio da Inércia, é uma elaboração de idéias de Galileu.
O que é inércia?
Inércia é uma tendência de todos os corpos que possuem massa em manter o seu estado de equilíbrio: repouso ou movimento retilíneo e uniforme.
Quando estamos em repouso, por exemplo, ao acordar de manhã, fazemos uma força para levantar. O mesmo ocorre com todos os corpos, uma vez parado, devem continuar parados até que uma força externa os coloque em movimento. Para um corpo em movimento, a tendência é permanecer em movimento retilíneo e com velocidade constante. Se estivermos em um ônibus e este está em movimento, percebemos a tendência de permanecer em movimento, pois se o motorista breca, somos lançados para frente e se o mesmo faz uma curva, somos lançados para o sentido oposto.
Um dos enunciados do princípio da Inércia pode ser:
Todo corpo, livre da ação de forças, está em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme”.
A segunda Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica.
A força aplicada em um corpo provoca uma aceleração do mesmo. Sendo que a força é proporcional a aceleração adquirida. A constante de proporcionalidade é justamente o valor da massa do mesmo:



As setas na força e na aceleração representam que além do valor, devemos considerar que as grandezas vetoriais força e aceleração possuem a mesma direção e o mesmo sentido.


A unidade de medida de força no sistema internacional é Newton, abreviaremos por N.
1N = 1 kg. m/s2
Uma mesma força provoca em corpos de massas diferentes acelerações diferentes.
Exemplos:
Um objeto de massa 2,0kg é acelerado por uma força constante e esta aceleração tem módulo 3,0 m/s2.

Determine o valor da força aplicada neste objeto.


Usando o P.F.D.:
F = m.a

F = 2 x 3



F = 6 N

Exercícios:


  1. Determine o valor da única força que atua em um móvel de massa 3kg para que a aceleração deste seja de 5m/s2.




  1. Qual é o valor da força que deve ser aplicada a um móvel de massa 20 kg para que ele adquira a aceleração de 2m/s2?



  1. Calcule a força necessária para provocar uma aceleração de 10m/s2 em um móvel de massa m = 8 kg.




  1. Qual a massa de um corpo que ao ser aplicada uma força resultante de 40N adquire a aceleração de 8 m/s2 ?



  1. Qual a massa de um bloco que ao receber uma força constante de intensidade 200 N adquire a aceleração de 2m/s2?




  1. Determine a aceleração adquirida por um corpo de massa 30 kg, sujeito a uma força constante de intensidade 60N.



  1. Determine a aceleração adquirida por um corpo de massa 50 kg, sujeito a uma força constante de 100 N.




  1. Considere um móvel sujeito a duas forças horizontais de intensidades 30 N e 20 N:


Se a massa do corpo é 4kg, determine a aceleração adquirida.




  1. Considere um móvel sujeito a duas forças horizontais de intensidades 30 N e 10 N:


Se a massa do corpo é 4kg, determine a aceleração adquirida..




  1. Considere um móvel sujeito a duas forças horizontais de intensidades mostradas na figura:


Se a massa do corpo é 4kg, determine a aceleração adquirida.



A terceira Lei de Newton ou princípio da ação e reação diz que:
À toda força de ação corresponde uma força de reação de mesma intensidade, mesma direção, mas de sentido oposto.”
Assim, se um carro bater em um poste, o motorista poderá dizer que o poste bateu no carro? Lembre-se, o referencial sempre tem importância nas explicações físicas.
Quando um barco a remo se desloca, o remo “empurra” a água (ação) em um sentido e a água “empurra” o remo no sentido contrário (reação). Sempre as intensidades das forças, de ação e reação são iguais enquanto os sentidos sempre são diferentes.
A força peso é um interessante exemplo da 3ª. Lei, quando a Terra atrai um corpo (ação = peso do corpo) o corpo também atrai a Terra com uma força de intensidade igual. Entretanto o corpo deve ser mais leve do que a Terra já que adquire uma aceleração de queda.
Diferença entre peso e massa:
A massa de um corpo é a medida da matéria que o constitui (em quilogramas no S.I.). O peso do corpo é a sua massa vezes a aceleração da gravidade no local onde ele se encontra (outra aplicação da 2ª. Lei). O peso é medido em newtons pois tratando-se da força com que o corpo é atraído para a Terra.
Próximo à superfície da Terra, a aceleração da gravidade é aproximadamente 9,8 m/s2. Utilizaremos para facilitar nossas contas g = 10 m/s2.Em outros planetas ou na Lua por exemplo, o valor da aceleração da gravidade varia.
Por isso, o peso de um corpo varia de acordo com o lugar onde ele se encontra.
Vamos identificar os pares de ação e reação em um corpo de massa m que se encontra em cima de uma superfície acima do solo.





Represente as seguintes forças:


  1. a força com que a Terra atrai o corpo

  2. a reação desta força

  3. a força que o corpo exerce sobre a superfície

  4. a reação desta força.

Cite mais alguns exemplos de pares de forças Ação e Reação e depois responda:


As forças de ação e reação podem se anular? Explique.


Exercícios de revisão:


  1. Um pequeno automóvel colide com um grande caminhão carregado. Você acha que a força exercida pelo automóvel no caminhão é maior, menor ou igual à força exercida pelo caminhão no automóvel. Justifique.




  1. Como a hélice de um avião o impulsiona?




  1. Há necessidade da atmosfera para que o avião seja acelerado?



  1. Uma pessoa encontra-se no meio de um lago gelado, de atrito desprezível.




  1. Ela pode caminhar até a margem do lago? Comente sua resposta.

  2. Essa pessoa arremessa horizontalmente um sapato e este atinge a outra margem Por quê?




  1. Na ausência de forças, um corpo em repouso continua em repouso, e um corpo em movimento continua em movimento em linha reta e com velocidade constante. Que princípio é este?




  1. Chama-se resultante de um sistema de forças a única força que produz o mesmo efeito de um sistema. Considere duas forças, uma de 40N e outra de 60N. Determine o valor da resultante quando:




  1. as duas forças estão na mesma direção e em sentidos opostos,

  2. se estiverem na mesma direção e mesmo sentido.




  1. Desenhe as duas forças do exercício anterior perpendiculares. Qual o valor da resultante sobre elas?





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