Isaac Newton foi um famoso cientista inglês que muito se distinguiu como físico e matemático, sendo considerado o cientista que causou maior impacto na história da ciência.
4 de Janeiro de 1643 - 31 Março 1727
A sua obra, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, também é considerada uma das mais influentes na história da ciência. Esta obra foi publicada em 1687 e descreve a lei da gravitação universal e as três leis de Newton, que fundamentam a mecânica clássica, até aos dias de hoje.Newton foi o primeiro cientista a demonstrar que os movimentos dos objetos são governados pelo mesmo conjunto de leis. Newton construiu o primeiro telescópio refletor operacional e desenvolveu a teoria das cores baseada na observação de um prisma, que decompõe a luz branca em várias cores do espectro visível. Como matemático Newton, além do seu trabalho em cálculo contribuiu para o estudo das séries de potências, generalizou o teorema binomial para expoentes não inteiros, e desenvolveu o método de Newton para a aproximação das raízes de uma função, além de muitas outras contribuições importantes. Em sua homenagem, unidade de medida da Força, no Sistema Internacional, tem o seu nome.
Inércia => oposição que qualquer corpo oferece à alteração da sua velocidade.
maior massa => maior inércia e menor massa => menor inércia
Um corpo mantém o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças for nula.
O truque de puxar a toalha da mesa deve-se à inércia:
Até o nosso ex-professor Garfield conhece esta lei:
É também devido à 1ª Lei de Newton que quando o autocarro para bruscamente, somos lançados para a frente(1) (para continuar o movimento) e quando o autocarro arranca e retoma o andamento somos lançados contra o assento(2) (para continuar na situação de repouso).
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2ª Lei de Newton -> Lei Fundamental da Dinâmica
Sempre que num corpo atua um conjunto de forças cuja resultante não é nula existe aceleração (velocidade varia).
Podemos calcular o valor da força resultante através da expressão:
Podemos calcular a massa do corpo através da expressão:
Podemos calcular a aceleração através da expressão:
A 2ª Lei de Newton conclui que:
A força resultante que atua num corpo e a sua aceleração têm a mesma direção e o mesmo sentido;
A aceleração é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resultante;
Enquanto a força resultante se mantém constante, a aceleração é também constante e o movimento é uniformemente acelerado ou uniformemente retardado.
Quanto maior é a massa do corpo menor é a sua aceleração;
Caso particular da 2ªLei de Newton:
Quando a única força que atua num corpo é o peso, ele cai para a Terra com uma aceleração que se chama aceleração gravítica.
O peso e a aceleração gravítica têm a mesma direção e o mesmo sentido- direção vertical e sentido descendente.
O valor da aceleração gravítica depende do local da Terra onde o corpo se encontra.
O Garfield sabe também uma maneira fácil de perder peso:
A força resultante do conjunto das forças que atuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direção e o mesmo sentido da força resultante, que é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resultante.
3ª Lei de Newton -> Lei da Ação- Reação
As forças descrevem a interação entre dois corpos, atuando sempre aos pares.
Quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo exerce também uma força sobre o primeiro. Qualquer uma das duas forças pode ser chamada ação,sendo a outra designada por reação. O conjunto das duas forças constiui um par ação-reação.
As forças que constituem um par ação-reação podem atuar por contacto ou à distância e são caracterizadas por: - terem a mesma direção; - terem a mesma intensidade; - terem sentidos opostos; - serem aplicadas em corpos diferentes (uma em cada corpo).
Quando dois corpos estão em interação, à ação de um corpo sobre o outro corresponde sempre uma reação igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.
NOTA:
Num corpo estão sempre aplicadas quatro forças:
Nesta imagem, a "força de tração" representa a força aplicada.
A força normal é a resposta da Terra à força peso, tendo a mesma direção e intensidade que a força peso mas sentido oposto. A força peso e a força normal anulam-se.
EXERCÍCIOS:
1.Classifica cada um das afirmações como verdadeira ou falsa:
A- A força resultante de todas as forças que atuam num corpo tem sempre maior intensidade do que qualquer uma das forças;
B- Sempre que a resultante das forças que atuam num corpo é nula, o corpo está em repouso;
C-Um corpo em movimento retílineo uniforme está sempre sujeito a forças cuja resultante é nula;
D-Um corpo está em equilíbrio se a resultante de todas as forças que nele atuam é nula.
A B
2. Duas esferas, movem-se numa calha horizontal, da esquerda para a direita. Na esfera A atua um conjunto de forças cuja resultante tem direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. A resultante das forças que atuam em B é nula.
2.1. Indica qual das duas esferas tem movimento retilíneo uniforme.
2.2. Diz o nome e enuncia a lei de Newton em que te baseaste para responderes à questão anterior.
2.3. "O movimento da outra esfera tem aceleração". Justifica esta afirmação.
3. Completa corretamente as frases que se seguem, com base na 2ª lei de Newton:
A- Quando a mesma força atua em corpos de massa sucessivamente maior, a aceleração é sucessivamente _______.
B- Quando o mesmo corpo fica sujeito a um força resultante de intensidade sucessivamente maior, adquire aceleração sucessivamente _______.
C- A força resultante aplicada num corpo e a aceleração que produz têm direções _______ e sentidos _______.
4. Calcula:
A B C
4.1. o valor da resultante das forças que atuam sobre o corpo A;
4.2. o valor da aceleração do movimento do corpo B;
4.3. o valor da massa do corpo C;
5. Num lugar da Terra onde a aceleração gravítica é 9,8, calcula: 5.1. o peso de um corpo cuja massa é 5 kg; 5.2. a massa de um corpo com o peso de 19,6 N
CORREÇÃO DOS EXERCÍCIOS:
1.A- F
B- F
C- V
D- V
2.
2.1. Esfera B
2.2. Lei da Inércia -> Um corpo mantém o seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças for nula.
2.3. Sempre que num corpo atua um conjunto de forças cuja resultante não é nula, o seu movimento é variada. Isto significa que a velocidade varia, ou seja, existe aceleração.
3.A- menor
B- maior
C- iguais/iguais
4.
4.1. Fr = m x a = 30 x 6 = 180 N
4.2. a = Fr/m = 160/20=8 m/s2
4.3. m = Fr/a = 420/10 = 42 kg
5. 5.1. P = m x g = 5 x 9,8 = 49 N 5.2. P = m x g <=> 19,6 = m x 9,8 <=> m = 19,6/9,8 <=> m = 2 kg
São grandezas vetoriais (representam-se por vetores);
Podem:
alterar o estado de repouso ou de movimento de um corpo;
deformar corpos;
Unidade no SI: Newton (N);
São medidas com dinamómetros;
Atuam sempre aos pares;
Podem ocorrer por contacto ou à distância.
Características do vetor força:
- direção
- sentido
- ponto de aplicação
- valor/intensidade
Resultante de forças
A resultante do conjunto de forças que atuam num corpo é a força única equivalente a todas as forças desse conjunto.
COMO SE SOMAM FORÇAS?
(1) Representam-se um dos vetores,
(2) Depois, na extremidade do primeiro vetor, inicia-se a representação do segundo;
(3) Une-se a origem do primeiro vetor à extremidade do segundo, obtendo assim o vetor soma.
Resultante de duas forças com a mesma direção e o mesmo sentido
Para determinar a força resultante somam-se as duas forças:
Quando duas forças com a mesma direção e o mesmo sentido atuam num corpo, a força resultante tem:
direção e sentido iguais aos das duas forças;
intensidade igual à soma das intensidades das duas forças:
Resultante de duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos
Para determinar a força resultante somam-se as duas forças e obtém-se uma força cuja intensidade é igual à diferença das intensidades das duas forças:
Quando duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos atuam num corpo, a força resultante tem:
direção igual à das duas forças;
sentido igual ao da força com maior intensidade;
intensidade igual à diferença das intensidades das duas forças:
Resultante de duas forças com direções diferentes
Para determinar a força resultante utiliza-se a regra do paralelogramo:
Se as duas forças fazem entre si um ângulo de 90º a intensidade da força resultante pode ser calculada aplicando o teorema de Pitágoras:
Quando duas forças, com um ângulo de 90º entre si, a força resultante tem:
direção e sentido diferente do das duas forças, que são determinados geometricamente;
intensidade calculada aplicando o teorema de Pitágoras:
Forças de atrito
As forças de atrito são forças de contacto que se opõem sempre ao movimento de um corpo. Estas forças dependem das superfícies de contacto e da massa do corpo.
A sua obra, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, também é considerada uma das mais influentes na história da ciência. Esta obra foi publicada em 1687 e descreve a lei da gravitação universal e as três leis de Newton, que fundamentam a mecânica clássica, até aos dias de hoje.
Newton foi o primeiro cientista a demonstrar que os movimentos dos objetos são governados pelo mesmo conjunto de leis.
