Leis de Newton do Movimento
Física básica 1
Capítulos 4 do SZ e MN
Conteúdo
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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 dinâmica
 Força
 Aceleração
 Velocidade
 Massa
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
Unidades de força: Newton (N)
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
1N
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 3,6 x 10-47 N
elétron em um átomo de hidrogênio
Superposição de forças
• Quando um conjunto de forças atuam
simultaneamente sobre um corpo, o efeito sobre o
movimento é o mesmo que o efeito produzido por
uma única força, que é a resultante da soma vetorial
de todas as forças:
𝐹𝑅 =
𝐹𝑖
𝑖
• 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? Inercial
– Ônibus acelerando? Não Inercial.
– Superfície Terrestre?
 Formalmente é Não Inercial.
 A aceleração é tão baixa comparada
com o movimento de corpos na
superfície que podemos considerarlhe 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.
′ ′
𝑦𝑦
A bola está em repouso:
a força resultante é zero
e a bola está em
equilibrio
A bola está em repouso:
a força resultante é zero
e a bola está em
equilíbrio
𝑉𝑂′ /𝑂
′ ′
𝑂𝑂
𝑦
𝑦
𝑂
𝑂
′ ′
bolaestá
estáem
emmovimento
A Abola
𝑥
𝑥
repouso:
a força
com
velocidade
constante: a
resultante
é
zero
e a e a bola
força resultante é zero
bola
estáestá
emem
equilíbrio
equilibrio
𝑥𝑥
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 Newton
Quando 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.
𝐹𝑖 = 𝐹𝑅 = 𝑚𝑎
𝑖
Unidades de força
N=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.
𝑃 𝐹𝑝 = 𝑚𝑔
Peso
massa
Peso em lugares diferentes
• 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.
A Terceira Lei de Newton
Quando 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
𝐹𝐴𝐵 = −𝐹𝐵𝐴
Entendendo a terceira lei
• Par de ação e reação: representam uma
interação mútua entre dois corpos
1
2
Dois pares ação e reação
Terra-maça
Mesa-maça
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 que atuam
sobre um corpo.
Exemplos de diagramas de corpo livre
Dois Corpos