Física 01 - Dinâmica I - As leis de Newton e algumas aplicações

1.0 Leis de Newton

Para Newton todos os corpos do universo devem obedecer às mesmas leis do movimento, não havendo diferença entre movimentos naturais e violentos. O corpo pode estar aonde estiver, na Espanha, Portugal ou até mesmo na Lua; as leis são as mesmas. Basta apenas conhecer as forças que atuam no determinado local de estudo do corpo.

1.1 Primeira lei de Newton ou lei da inércia

"Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que forças atuem sobre ele." Eu particularmente quase me emociono quando volto a estudar essas leis - desabafo.

Newton, também nessa primeira lei, definiu a inércia, que consiste em poder resistir à mudança de seu estado de movimento, isto é para alterar a velocidade de um corpo é necessário aplicar uma força sobre ele.

1.2 Segunda lei de Newton

De forma simplificada, quer dizer que:

Para uma força F existe uma aceleração a, proporcional a F:

F = m . a

F = Força resultante, dada em N

m = massa, dada em quilogramas

a = aceleração vetorial, dada em m/s²

A segunda lei veio para explicar o que a primeira não fez: E se houver forças atuando sobre o corpo? Justamente, as forças que vierem a atuar sobre o corpo seguem a notação a cima.

1.3 Terceira lei de Newton

"Para toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias." É a famosa ação e reação, veja um exemplo mais usual:

Se o corpo A exerce em B uma força FAB, o corpo B também exerce em A uma força FBA. Essas forças são iguais em módulo, na direção mas têm sentidos opostos.

FAB = - FBA

2.0 Aplicações das leis de Newton

2.1 Força normal

Para entendermos as situações que envolvem força normal, voltaremos ao princípio da ação e reação (3ª lei de Newton):

O bloco em cima da mesa exerce sobre ela a força peso, que é o próprio peso do cubo. A mesa, pela lei da ação e reação, exerce também uma força sobre o bloco, a essa força dá-se o nome de Força Normal (a palavra normal é sinônima de perpendicular, visto que a força normal é sempre perpendicular à superfície de contato).

2.2 Colisões

Fenômenos em que há choque entre corpos. Certo, mas vejamos alguns exemplos simples: Carros batendo, jogador chutando uma bola, encontro de bolas de gude... Veja uma questão:

Um automóvel de massa m = 1200 kg, com velocidade constante Vo = 30 m/s, bate num poste e atinge o repouso. Supondo que a colisão tenha demorado 0,2 s, calcule a intensidade da força média exercida pelo poste sobre o automóvel durante a colisão.

Para resolvermos, basta usar 2ª lei de Newton, pois é. Vejamos:

F = m . a

Queremos a força, temos a massa e podemos achar a aceleração:

a = ΔV/ΔT  ==> a = 30/0,2  ==> a = 150 m/s²

Aplicação direta:

F = 1200 . 150 ==> F = 180000 N

2.3 Polias

Os blocos A e B estão ligados por fios ideais (massa desprezível e não há extensão). Se a massa de A é igual a massa de B, o sistema fica em repouso. Se a massa de B for maior que a de A, há aceleração, B desce e A sobe. Temos ainda que PA = T e PB = T para mA = mB, claro.

Analisando assim, podemos concluir que a força exercida pelo fio sobre a polia vale 2T

2.3.1 Polias móveis

O sistema de polias móveis é bastante interessante, justamente porque há diminuição da força necessária para erguer o outro lado. Veja como isso ocorre:

Observe que com a polia móvel (à qual o bloco B esta ligado) temos duas trações de intensidade T, logo:

PA = 2T  ou  T = PA/2

onde PA = peso de A.

2.4 Plano inclinado

Ao contrário do que muitos pensam, a força peso não é necessariamente perpendicular à superfície de contato. Há casos em que a superfície de contato é inclinada, nesses casos a força peso será transformada.

Peso é sempre na vertical, dele podemos tirar as componentes Px e Py, que podem ser obtidos com as seguintes notações:

Px = P . sen θ
Py = P . cos θ



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