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12

FÍSICA 12.° ANO

Noémia Maciel Jaime E. Villate Carlos Azevedo F. Maciel Barbosa

Revisão científica

M. Céu Marques

EU E A FÍSICA 12
1.a Parte

Esta obra é constituída por 3 partes.

P

58

Unidade 1 Mecânica

2. A máquina de Atwood
A máquina de Atwood consiste num sistema de dois corpos, de massas diferentes, ligados por um fio inextensível de massa desprezável, quepassa pela gola de uma roldana fixa com muito pouco atrito. Desprezando o atrito na roldana e a resistência do ar,

1.72 Máquina de Atwood.

rabalho laboratorial
TL 1.1 – Máquina de Atwood Caderno de Laboratório, pág. 6.
1.73 Forças que actuam nos corpos A e B ligados.

» as forças exteriores que actuam no sistema são: o peso de A, PA, e o peso de » (a massa do fio é consideradadesprezável). B, PB » » As tensões TA/B e TB/A são forças de ligação interiores ao sistema (corpo A + corpo B + fio de ligação).

epare
• Num fio de massa desprezável, sob tensão, o módulo da tensão é igual ao longo do fio.

» » Sendo o fio inextensível e de massa desprezável, as tensões TA/B e TB/A têm » » igual intensidade ( \TA/B| = \TB/A| = T ).

Que relação haverá entre a aceleração do sistema,», e a aceleração da a gravidade, g ? »
Aplicando a Segunda Lei de Newton ao sistema, onde, neste caso, é PB > PA, temos: FR = (mA + mB) a § PB - PA = (mA + mB) a § (mB - mA) g = (mA + mB) a § a= mB - mA g mA + mB
EF12NM-P1 © Porto Editora

Concluímos, assim, que um sistema de corpos ligados, tal como a máquina de Atwood, permite reduzir a aceleração da queda de um corpo. Variando a relaçãoentre as massas dos dois corpos ligados é possível ajustar a aceleração do sistema entre 0 e g. Considerando, agora, os dois corpos separadamente e aplicando a Segunda Lei de Newton a cada um deles, vem: a PB - T = mB a a T = mB (g - a) (para o corpo B) § b b c T - PA = mA a c T = mA (g + a) (para o corpo A) Se conhecermos as massas dos dois corpos ligados, por resolução deste sistema de equações, épossível obter: – o valor da aceleração do sistema; – o valor da tensão do fio de ligação.

esafio
• Haverá conservação de energia mecânica do sistema? E de cada um dos corpos A e B? Justifique. • Que transformações de energia ocorrem no sistema?

2. Movimentos oscilatórios

85

Lei de Hooke
De todos os movimentos oscilatórios, o mais importante é o movimento harmónico simples (MHS).Além de ser o movimento oscilatório mais simples de analisar, constitui uma descrição bastante precisa de muitas oscilações que se observam na Natureza. O nosso estudo vai centrar-se neste tipo de movimento. Para isso, analisemos o movimento de um corpo ligado a uma mola (leve), numa superfície plana e horizontal de atrito desprezável. O eixo do referencial Ox , considerado segundo a direcção deoscilação da mola, tem origem na posição de equilíbrio. Neste sistema ideal, o corpo desliza ao longo da superfície horizontal sob a acção de três forças: » – O peso, P ; » – A reacção normal, Rn ; » – A força elástica ou força restauradora, F . » » Como a reacção normal, Rn , exercida pela superfície, é igual e oposta ao peso, P , », da mola. do bloco, a força resultante exercida sobre o bloco é aforça elástica, F

Mas que força é esta?
Observemos a figura 2.4, para melhor compreendermos. • Durante a compressão da mola, esta tende a regressar à posição de equilíbrio (x = 0). A força exercida pela mola, responsável por esse efeito, é a » força elástica, F . » A força elástica, F , é, portanto, uma força restauradora, pois tende a levar a mola à sua posição de equilíbrio. Como durante acompressão é x < 0, a força elástica actua no sentido contrário, sentido positivo (F > 0). • Durante a distensão da mola, esta tende, também, a regressar à posição de equilíbrio (x = 0). A força exercida pela mola, responsável por esse efeito, » continua a ser a força elástica, F . Como durante a distensão é x > 0 , a força elástica actua no sentido negativo (F < 0) .

epare
Na posição de...
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