LEIS DE NEWTON: 2º - PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA
Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica)
A segunda das três leis de Newton pode ser descrita da
seguinte forma: “a força resultante
que atua sobre um corpo é proporcional ao produto da massa pela aceleração por ele adquirida”.
Essa é a lei que determina uma equação muito utilizada no contexto físico:
F = m x a
Em que: F = força
m = massa
a = aceleração
A força
necessária para mudar o estado de movimento de uma partícula
depende da massa daquele objeto.
A unidade
de força no Sistema Internacional de Unidades é o Newton (N)
Ao aplicarmos
a mesma força em dois corpos com massas diferentes, o de maior massa sofrerá
uma menor aceleração. Daí concluímos que o de maior massa resiste mais as
variações de velocidade, logo tem maior inércia.
Por
exemplo: se um corpo tem uma massa de 4 kg e está submetido a uma aceleração de
2 m/s², qual é a intensidade da força que deve ser aplicada para alterar o seu
estado de movimento?
F = m x a
F = 4 x 2
F = 8N
Lembrando
que a aceleração é a variação da velocidade em um certo tempo.
Entre as
três leis de Newton, essa é a que mostra que força e massa são grandezas
diretamente proporcionais, ou seja, quanto maior for a massa do objeto, maior
será a força necessária para mudar o estado de movimento dele.
Força resultante.
Um aspecto
fundamental da primeira e segunda lei de Newton é exatamente a ideia da força
resultante, uma força imaginária que substituiria perfeitamente todas as outras
forças que atuam sobre um corpo. Matematicamente a força resultante representa
a soma vetorial das forças que atuam sobre o corpo.
E para os casos em que a força resultante seja nula, temos o corpo em uma situação de equilíbrio. Se o corpo estiver em repouso ele está em equilíbrio estático e se ele estiver em movimento em equilíbrio dinâmico, vamos aproveitar então este momento para ver alguns exemplos da segunda lei de Newton.
A
segunda lei de Newton pode ser descrita matematicamente pela seguinte
expressão
ASSIM:
1
- Forças de mesma direção e mesmo sentido:
Os
módulos são somados.
2 N +
4 N = 6 N
2 - Forças de mesma direção, mas em sentidos opostos:
Os
módulos são subtraídos.
2 N -
4 N = - 2 N OU 4N –
2N = 2N
O sinal negativo se refere ao sentido. Adotando o sentido para a direita como positivo, a resultante aponta para a esquerda.
3 - Soma de vetores perpendiculares
(90º)
Caso
duas forças perpendiculares atuem em um corpo, seu módulo é determinado pelo
Teorema de Pitágoras. Por exemplo:
Duas forças de 30 N e 40 N atuam
perpendicularmente sobre um corpo de 20 kg. A aceleração obtida por esse corpo
após a aplicação das forças é?
Para calcular a força resultante sobre o corpo, uma vez que as duas forças em questão são perpendiculares entre si, é necessário que apliquemos o teorema de Pitágoras. Depois disso, podemos calcular o módulo da força resultante por meio da segunda lei de Newton.
DICA DE VÍDEOS:
1 - Um corpo de massa igual a
15 kg move-se com aceleração de módulo igual a 3 m/s2. Qual o módulo
da força resultante que atua no corpo?
2 - Um corpo de 4 kg de massa está submetido à ação de uma força de 15 N. A aceleração adquirida pelo corpo na direção desta resultante é, em m/s2:
a) 2,25 b) 1,35
c) 4,25 d) 0,50
e)
3,75
3 - Associe a Coluna I (Afirmação) com a Coluna II (Lei
Física).
Coluna I – Afirmação
(A) Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se
desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração.
(B) Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se
machuca porque o chão bate na pessoa.
(C) Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate
numa pedra parando. O garoto é, então, lançado para frente.
Coluna II – Lei Física
( ) 3ª Lei de Newton
(Lei da Ação e Reação).
( ) 1ª Lei de Newton
(Lei da Inércia).
( ) 2ª Lei de Newton (F = m a).
4 - Observe a figura
abaixo e determine:
b) A direção.
c) O sentido.
5 - Dois garotos estão puxando o carrinho com 50kg para um lado e um garoto puxando para o outro lado, cada um possuem uma força diferente, como mostra a figura abaixo, calcule:
b) Conhecendo a Força Resultante, determine
a aceleração. F = m . a
OBS: Só é possível com a resposta da letra a.
c) Marque a direção:
( )
horizontal ( ) vertical
d) Marque o sentido: ( ) esquerda ( ) direita
( )
cima (
) baixo.
6 - Um barco move-se sob ação de duas forças, uma
de 9N e outra de 12N, conforme a figura abaixo. O ângulo entre as forças é de
90° e a aceleração do barco é de 0,2m/s². Calcule a massa do barco.
7 - Uma partícula de massa igual a 10 kg é submetida a duas forças perpendiculares entre si, cujos módulos são 3,0 N e 4,0 N. Pode-se afirmar que o módulo de sua aceleração é:
A figura ao
lado representa as forças que atuam na partícula.
a) 5,0 m/s2 b) 50 m/ s2
c) 0,5 m/ s2 d) 7,0 m/ s2
e) 0,7 m/ s2
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