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Física I p/ IO – FEP111 (4300111)

2º Semestre de 2010 Instituto de Física Universidade de São Paulo

Professor: Antonio Domingues dos Santos E-mail: adsantos@if.usp.br Fone: 3091.6886

17 e 19 de agosto

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

Primeira Lei de Newton: Lei da Inércia
Um corpo em repouso permanece em repouso a não ser que uma força externa atue sobre ele. Um corpo emmovimento continua em movimento com rapidez constante e em linha reta a não ser que uma força externa atue sobre ele. A Lei da Inércia não faz distinção entre objeto em repouso ou em movimento com velocidade constante. Estas duas condições são reversíveis entre si, pela escolha do referencial.

Referenciais Inerciais: Se não há forças atuando sobre um corpo, qualquer referencial no qual aaceleração do corpo permanece zero é um Referencial Inercial.

Usando a Primeira Lei de Newton e o conceito de Referenciais Inerciais, podemos definir uma Força como uma influência externa, ou ação, sobre um corpo que provoca uma variação de velocidade do corpo, isto é, acelera o corpo em relação a um referencial inercial. Força é uma quantidade vetorial.

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

Forçasde contato e interação à distância
Interações Fundamentais da Natureza: 1. Interação Gravitacional – interação de longo alcance entre partículas devida às suas massas (através de grávitons). 2. Interação Eletromagnética – interação de longo alcance entre partículas eletricamente carregadas (através de fótons). 3. Interação Fraca – interação de curtíssimo alcance entre partículas subnucleares(através de bósons W e Z). Foi unificada com a eletromagnética, passando a se chamar eletrofraca. 4. Interação Forte – interação de curto alcance entre hádrons (quarks) que mantém unidos prótons e neutrons formando os núcleos atômicos (através de mésons e glúons). As forças que observamos no dia-a-dia envolvem interações gravitacionais e eletromagnéticas. As forças de contato são de origemeletromagnética. Interações à distância agem através de campos produzidos no espaço. Sendo que estes agem sobre os objetos.

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

Princípio da Superposição
Combinando forças Se duas ou mais forças individuais atuam simultaneamente sobre um corpo, o resultado é como se uma única força, igual a soma vetorial das forças individuais, atuasse no lugar das forçasindividuais. Força resultante

Fres = F1 + F2 + ⋯
A unidade SI de força é o newton (N).

Massa Os corpos resistem a serem acelerados. Essa propriedade intrínsica da matéria é chamada de massa do corpo. É uma medida da inércia do corpo. A unidade SI de massa é o quilograma (kg).

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

Segunda Lei de Newton
A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à forçaresultante que atua sobre ele e o inverso da massa do corpo é a constante de proporcionalidade.Combinando forças

Fres a= m Fres = ∑ F

, onde

Uma força resultante de 1N dá a uma massa de 1 kg, uma aceleração de 1 m/s2.

1N = (1kg )(1m / s ) = 1kg ⋅ m / s

2

2

Fres = ma

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

Exemplos
Voce está à deriva no espaço, afastado de sua nave.Porém, voce tem uma unidade de propulsão que fornece uma força constante por 3,0 segundos. Após 3,0 s voce se moveu 2,25 m. Se sua massa é 68 kg, encontre o valor da força. Como a força é constante, a aceleração também é constante

1 2 1 2 ∆x = v0t + at = at 2 2 2∆x a = 2 = 0,50m / s 2 t
Força

ˆ ˆ ˆ F = mai = (68kg )(0,50m / s 2 )i = 34 Ni

Leis de Newton

2º Semestre de 2010

ExemplosUma partícula de 0,40 kg de massa está submetida simultaneamente a duas forças

ˆ F1 = −2,0i − 4,0 ˆ j

ˆ F2 = −2,6i + 5,0 ˆ j

Se a partícula está na origem e parte do repouso em t=0, encontre a sua posição e velocidade em t= 1,60 s.

∑ F = (−11,5iˆ + 2,5 ˆ)m / s a= j
m

2

ˆ v = v0 + at = (−18,4i + 4,0 ˆ)m / s j 1 2 ˆ r = r0 + v0t + at = (−14,7i + 3,2 ˆ)m j 2

Leis de Newton...
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