As Leis de Newton

As Leis de Newton

Como já vimos no texto sobre Isaac Newton, Newton, as leis de Newton mudaram a maneira de como o homem encara o universo. Agora vamos entender melhor quais são as três leis de Newton.  Newton conseguiu elaborar uma teoria unificada para a Física e esta teoria é descrita em três leis, conhecidas como as leis de Newton. Primeira lei de Newton ou Princípio da Inércia.

Enunciado:   Na ausência de forças externas, um objeto em repouso permanece em repouso, e um objeto em movimento permanece em movimento. Este princípio foi estudado por Galileu e, antes destes estudos prevalecia o pensamento de Aristóteles que associava a idéia de força à de movimento. Segundo Aristóteles não existia movimento sem a presença de força. Para Galileu e Newton a velocidade de um ponto material não sofre variação se este estiver livre de ação de forças. Esta propriedade que os corpos possuem de  permanecerem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme uniforme quando livres da ação açã o de forças é chamada de inércia. Quanto maior a massa do corpo maior será sua inércia e, assim, temos uma definição para massa que seria uma constante característica do corpo que mede sua inércia. Um bom exemplo para entender a inércia foi ilustrado pelo amigo Tainan Rocha. Rocha. Quando estamos no ônibus, ou no metrô, e estes freiam bruscamente, nossos corpos continuam em movimento e temos que nos segurar para não cairmos.

(confira esta ilustração e várias outras, em alta resolução) Da primeira lei de Newton temos também uma definição para força: agente físico capaz de produzir aceleração. Isto é, capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento dos corpos. Segunda lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica.

Enunciado: A segunda Lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica diz que, a força aplicada a um objeto é igual à massa do objeto multiplicado por sua aceleração. A 2º lei de Newton também foi estudada por Galileu e pode ser escrita matematicamente da seguinte forma: F=m.a Onde: F é a força aplicada; m é a massa do corpo; a é a aceleração do corpo;

A segunda lei é a mais importante da Mecânica e podemos utilizá-la para analisar  movimentos de objetos próximos a Terra e também de corpos celestes. Princípio da ação e reação ou terceira lei de Ne wton.

Enunciado: Se um objeto exerce uma força sobre outro objeto, este outro exerce uma força de mesma intensidade, de mesma direção e em sentido oposto.  Newton propôs que toda força de ação estava associada a uma força de reação, assim, numa interação entre dois corpos teremos um par de forças. É importante lembrar que as forças de ação e reação estão aplicadas em corpos distintos e, portanto, nunca se equilibram. As leis de movimento de Newton explicam o movimento de carros, aviões ou quaisquer  outros objetos no espaço. Com estas três leis chega-se a Lei da Gravitação Universal mais uma ferramenta para descrever como os planetas giram em torno do sol, os movimentos das marés e muito mais que veremos nos próximos textos. 1ª lei de Newton: Princípio da Inércia: Um corpo em movimento, tende a permanecer em movimento. Assim como, um corpo em repouso, tende a permanecer em repouso. 2ª lei de Newton: A força resultante que age em um corpo é proporcional a aceleração que adquire. 3ª lei de Newton: Quando um objeto exerce força sobre um segundo, ele reage e exerce sobre o primeiro, uma força de igual intensidade e direção, no entanto no sentido oposto.

resolvido de Física, leis de Newton, exercício da FUVEST. Questão que exige conhecimentos de cinemática, aceleração média e leis de Newton. Exercício

(Leis de Newton) Um corpo de massa igual a 3,0 kg está sob a ação de uma força horizontal constante. Ele se desloca num plano horizontal, sem atrito e sua velocidade aumenta de 2,0 m/s em 4,0s. A intensidade da força vale: a) 3/8 N  b) 1,5 N c) 3,0 N d) 6,0 N e) 24 N

Resolução:

De acordo com a segunda lei de Newton: F = m.a Logo, para calcularmos a intensidade da força temos que calcular a aceleração do corpo. a = V / t a=2/4 a = 0,5 m/s2 Agora podemos calcular a força: F = m.a F = 3 . 0,5 F = 1,5 N Resposta: b 1 ± Numa partícula estão aplicadas apenas duas forças, de intensidades respectivamente iguais a 6N e 8N. Determine a intensidade da resultante quando as forças:

a) tem a mesma direção e o mesmo sentido R = F1 + F2 Quando as forças tem o mesmo sentido suas intensidades devem ser somadas para a resultante poder ser encontrada. R = 6 + 8 = 14 N  b) tem sentidos contrários R = F1 + F2 Quando os sentidos não são os mesmos, para encontrar a resultante é preciso subtrair 

suas intensidades. R = F2 ± (-F1) R=8±6=2N c) são perpendiculares entre si R = F1 + F2 Para encontrar a resultante, nesse caso é preciso usar as intensidades da força ao quadrado. R² = F1² + F2², logo: ²? F1² + F2² R = ? 36+ 64 = ? 100 R = 10N ± Duas forças possuem intensidades F1= 5N e F2 = 8N. Determine a mínima e a máxima intensidade da resultante dessas duas forças. 2

Supõem-se que as forças possuam a mesma direção e o mesmo sentido R = F1 + F2 Quando as forças tem o mesmo sentido suas intensidades devem ser somadas para a resultante poder ser encontrada. R = 5 + 8 = 13 N Para encontrar a mínima, supõem-se que as forças tem sentidos contrários R = F1 + F2 Quando os sentidos não são os mesmos, para encontrar a resultante é preciso subtrair  suas intensidades. R = F2 ± (-F1) R=8±5=3N 3 ± Duas forças perpendiculares entre si, de intensidade F1= 8N e F 2 = 6N, estão aplicadas em uma partícula. Determine a intensidade da resultante.

R = F1 + F2 R² = F1² + F2², logo: ²? F1² + F2² R = ? 64 + 16 = ? 100 R = 10N

4 ± Sabendo que, duas forças, com mesma dire ção e o mesmo sentido, de intensidades iguais a F1 = 16N e F 2 = 36N. Determine a intensidade da resultante quando as forças:

R = F1 + F2 R = 16 + 36 = 52 N 01. A respeito do conceito da inércia, assinale a frase correta:

a) Um ponto material tende a manter sua aceleração por inércia.  b) Uma partícula pode ter movimento circular e uniforme, por inércia. c) O único estado cinemático que pode ser mantido por inércia é o repouso. d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a presença de uma força. e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se manter por inércia; a força é usada  para alterar a velocidade e não para mantê-la.

02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma:

a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo em relação a qualquer referencial.   b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme em relação a qualquer referencial. c) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial nula. d) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial constante. e) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade escalar nula.

03. Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na

  parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado? a) mais alto;  b) mais baixo; c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo se descendo; d) mais baixo se o elevador estiver descendo e mais alto se descendo; e) exatamente do mesmo modo.

04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser 

obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a: a) Primeira Lei de Newton;  b) Lei de Snell; c) Lei de Ampère; d) Lei de Ohm; e) Primeira Lei de Kepler.

05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio

fundamental, denominado: a) Princípio da Inércia;  b) Princípio da Conservação da Energia Mecânica; c) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento; d) Princípio da Conservação do Momento Angular; e) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana".

06. Consideremos uma corda elástica, cuja constante vale 10 N/cm. As deformações da

corda são elásticas até uma força de tração de intensidade 300N e o máximo esforço que ela pode suportar, sem romper-se, é de 500N. Se amarramos um dos extremos da corda em uma árvore e puxarmos o outro extremo com uma força de intensidade 300N, a deformação será de 30cm. Se substituirmos a árvore por um segundo indivíduo que  puxe a corda também com uma força de intensidade 300N, podemos afirmar que:

a) a força de tração será nula;  b) a força de tração terá intensidade 300N e a deformação será a mesma do caso da árvore; c) a força de tração terá intensidade 600N e a deformação será o dobro do caso da árvore; d) a corda se romperá, pois a intensidade de tração será maior que 500N; e) n.d.a.

07. (FATEC) Uma bola de massa 0,40kg é lançada contra uma parede. Ao atingi-la, a

 bola está se movendo horizontalmente para a direita com velocidade escalar de -15m/s, sendo rebatida horizontalmente para a esquerda com velocidade escalar de 10m/s. Se o tempo de colisão é de 5,0 . 10-3s, a força média sobre a bola tem intensidade em newtons: a) 20  b) 1,0 . 102 c) 2,0 . 102 d) 1,0 . 102 e) 2,0 . 103

08. (FUND. CARLOS CHAGAS) Uma folha de papel está sobre a mesa do professor.

Sobre ela está um apagador. Dando-se, com violência, um puxão horizontal na folha de  papel, esta se movimenta e o apagador fica sobre a mesa. Uma explicação aceitável para a ocorrência é: a) nenhuma força atuou sobre o apagador;  b) a resistência do ar impediu o movimento do apagador; c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos; d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa; e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel.

09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea horizontal com aceleração

constante. no interior do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica que ele não está mais na vertical. Com relação a este fato podemos afirmar que: a) O peso é a única força que age sobre a pedra.  b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio seria menor. c) Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus. d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio estaria na vertical. e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o peso do corpo.

10. (UFPE) Um elevador partindo do repouso tem a seguinte seqüência de

movimentos: 1) De 0 a t, desce com movimento uniformemente acelerado. 2) De t1 a t2 desce com movimento uniforme. 3) De t2 a t3 desce com movimento uniformemente retardado até parar. Um homem, dentro do elevador, está sobre uma balança calibrada em newtons. O peso do homem tem intensidade P e a indicação da balança, nos três intervalos citados, assume os valores F1, F2 e F3 respectivamente: Assinale a opção correta: a) F1 = F2 = F3 = P  b) F1 < P; F2 = P; F 3 < P c) F1 < P; F 2 = P; F 3 > P d) F1 > P; F2 = P; F 3 < P e) F1 > P; F 2 = P; F 3 > P Resolução: 01 - E 06 - B

02 - D 07 - E

03 - E 08 - E

04 - A 09 - D

05 - E 10 - C

resolvido de Física, leis de Newton, exercício da FUVEST. Questão que exige conhecimentos de leis de Newton e aplicações das leis de Newton ± blocos . Exercício

(FUVEST) Dois blocos, de massas M e m, mantidos em repouso por um fio A preso a uma parede e ligados entre si por um outro fio B, leve e inextensível, que passa por uma roldana de massa desprezível, estão dispostos conforme a figura. O bloco de massa M está apoiado sobre uma superfície plana e horizontal, enquanto o de massa m encontrase suspenso. A roldana pode girar livremente. Num dado instante, o fio A é cortado e os   blocos passam a se mover com aceleração constate e igual a 2,5 m/s2, sem encontrar  qualquer resistência. Sabendo que m = 0,80 Kg e considerando g = 10 m/s 2, determine:

a) a tensão T0 existente no fio B, antes do corte em A ser efetuado, e a tensão T1 no fio B durante o período de aceleração.   b) a massa Resolução

Se você achou complicado resolver este exercício, lei nosso texto sobre aplicações das leis de Newton, assim esta resolução será mais simples. a) antes do corte em A o sistema está em repouso, ou seja, a soma das forças nos corpos é igual a zero. Vamos analisar as forças que estão agindo no corpo m neste instante.

Observamos que são duas forças que agem no corpo, logo: T = Pm Como todo o sistema está em repouso T = T 0, pois são as forças que agem no bloco de massa M. Sendo assim: T = T0 = m . g T0 = 0,8 . 10 T0= 8,0 N Durante o período de aceleração sabemos que a resultante das forças deve ser igual a m.a: R = m.a R = Pm ± T1 Pm ± T 1 = m.a 8 - T1 = 0,8 . 2,5 8 - T1 = 2

M.

T1 = 8 ± 2 T1 = 6 N   b) agora, para descobrir a massa do outro bloco, aplicamos novamente o principio fundamental da dinâmica: R = m.a T1 = M.a 6 = M . 2,5 M = 6 / 2,5 M = 2,4 kg