Forças e Movimentos Trabalho realizado no âmbito da disciplina de Física-Química Fábio Nóbrega 4234 MIA 2023 Índice: • 1 - O que é a Lei da inércia - identificar a Lei de Newton que está relacionada com esta Lei. • 1.2 - O que nos diz o Princípio Fundamental da Dinâmica, identifica a Lei de Newton que está relacionada com este Princípio. • 1.3 - Identificar a Lei que está relacionada com um par ação-reação. Dar exemplos. • 2 - O que é o atrito? • 2.2 - Indique situações do dia-a-dia em que as forças de atrito estejam presentes. • 2.3 - Identifique os tipos de atrito que existem. • 2.4 - Procure explicar de que maneira o atrito pode ser útil ou prejudicial • 2.5 - Represente num esquema a atuação da força de atrito, numa situação à sua escolha. • 2.6 - Identifique formas de diminuir os efeitos das forças de atrito entre peças de motores, entre os comboios e os carris, etc. • 2.7 - Vantagens e desvantagens do atrito. O que é a Lei da inércia: • A primeira lei de Newton (também conhecida como princípio da inércia) estipula que se as forças que atuam sobre elas anulam-se , cada corpo humano permanecerá parado ou se movimentará em linha reta a uma velocidade uniforme. A lei da inércia foi concebida pelo físico britânico Isaac Newton e baseada em observações feitas por Galileo Galilei na Itália. As leis da inércia e os princípios básicos da dinâmica e as leis da ação e reação juntas constituem um conjunto de leis que constituem a base teórica da mecânica clássica. O que é a Lei da inércia: • Esta lei diz que, ao menos que haja alguma força resultante não nula sobre um corpo, deverá manter-se em repouso ou mover-se ao longo de uma linha reta com velocidade constante. A Lei de Inércia também explica o surgimento das forças inerciais, isto é, as forças que surgem quando os corpos estão sujeitos a alguma força capaz de produzir neles uma aceleração. Por exemplo: ao pisar no acelerador do carro, um motorista pode sentir-se comprimido em seu banco, como se houvesse uma força puxando-o para trás. Na verdade, o que ele sente é a expressão de sua inércia, ou seja, a tendência que seu corpo tem de permanecer parado ou em velocidade constante. • Além disso, quanto maior for a massa de um corpo, maior será sua inércia. Assim, alterar o estado de movimento de um corpo de massa grande requer a aplicação de uma força maior. Corpos de massa pequena têm seu estado de movimento alterado facilmente com a aplicação de forças menos intensas. Princípio Fundamental da Dinâmica: • A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Lei da Superposição de Forças ou como Princípio Fundamental da Dinâmica. • Essa lei informa que o módulo da aceleração produzida sobre um corpo é diretamente proporcional ao módulo da força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. • As forças são grandezas vetoriais, portanto, são escritas com uma seta apontada sempre para direita acima de seu símbolo. Essa seta não indica o módulo ou a direção da grandeza vetorial, indica somente que elas são vetoriais. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força resultante aplicada sobre um corpo produz nela uma aceleração na mesma direção e sentido da força resultante Princípio Fundamental da Dinâmica: • Além disso, o Princípio da Superposição pode ser calculado pela soma vetorial de todas as forças que atuam sobre o corpo: • A forma como Isaac Newton apresentou sua segunda lei foi um pouco diferente da forma atual. Newton enunciou essa lei em função de uma outra grandeza física: o impulso. De acordo com esse enunciado, a força resultante (FR) aplicada sobre um corpo durante um intervalo de tempo (Δt) produz uma mudança em sua quantidade de movimento (ΔQ), que é igual ao impulso (I) produzido sobre esse corpo. Assim, a força resultante (FR) pode ser escrita como a mudança na quantidade de movimento (ΔQ) durante um intervalo de tempo (Δt): Lei que está relacionada com um par açãoreação: • A Terceira Lei de Newton recebe o nome de Lei da Ação e Reação. Essa lei diz que todas as forças surgem aos pares: ao aplicarmos uma força sobre um corpo (ação), recebemos desse corpo a mesma força (reação), com mesmo módulo e na mesma direção, porém com sentido oposto. • Essa lei permite-nos entender que, para que surja uma força, é necessário que dois corpos interajam, produzindo forças de ação e reação. Além disso, é impossível que um par de ação e reação forme-se no mesmo corpo. • Outra informação contida no enunciado da Terceira Lei de Newton indica que os pares de ação e reação têm a mesma intensidade, mesma direção, porém sentidos opostos. Assim, se produzirmos uma força direcionada para baixo sobre um corpo, receberemos dele uma força de reação direcionada para cima. Por exemplo: se estivermos usando patins e empurrarmos um carrinho de supermercado lotado de compras, seremos empurrados para trás, em decorrência da fraca intensidade da força de atrito entre as rodas dos patins e o piso. O que é o atrito: • O atrito é um tipo de força que está presente quando duas superfícies entram em contato. Quando caminhamos, empurramos o chão para trás e o atrito existente entre nossos pés e a superfície é o responsável por nos impulsionar para frente. Ao esfregar as mãos, pode-se sentir calor por causa do atrito gerado com o movimento. As forças de atrito podem ser opostas aos movimentos, dificultando-os, ou a favor dos movimentos, quando facilitam a sua execução. Situações do dia-a-dia em que as forças de atrito estejam presentes: • O atrito pode-se encontrar nas seguintes situações: • Lavar a loiça, Escorregar num escorrega, Andar sobre alguma coisa, Limar a unhas. Tipos de atrito que existem: • Atrito estático - A força de atrito estática é aquela que precisa de ser vencida para que o movimento de um objeto seja possível. Imagina que tu tentas-te empurrar um carro que ficou preso e que, apesar de todo o esforço feito, o veículo não se movimentou. Isso ocorre porque a força aplicada sobre o carro é inferior à força de atrito existente entre os pneus e o chão. • Atrito Dinâmico - Ao vencer a força de atrito estático, ocorre o movimento; porém, faz-se necessária a aplicação constante de uma força externa, pois, caso contrário, o movimento cessará. Agora a força feita por um agente externo é maior que o atrito, que não deixa de existir, mas passa a ser denominado de atrito dinâmico. Atrito útil e prejudicial: • Como muitas outras coisas, o atrito pode ser-nos útil ou prejudicial. • Só podemos caminhar graças ao atrito com o chão. Repara que quando andas, vais empurrando o chão para trás com a força dos teus pés; graças ao atrito, o chão reage e empurra-te para a frente. • Sem o atrito um automóvel não sairia do seu lugar porque os pneus deslizariam sobre o alcatrão. É o que acontece quando os automóveis tentam circular sobre o gelo, porque nesse caso, as forças de atrito são muito pequenas. • Sem o atrito as correias não poderiam mover as máquinas e os pregos não se prenderiam nas paredes. O atrito é, às vezes, prejudicial. Ele desgasta as superfícies que escorregam uma sobre a outra, aumenta a força necessária para mover um corpo e produz calor. • Para diminuir esses efeitos prejudiciais do atrito nós usamos metais duros nas superfícies das máquinas que deslizam e sempre que possível essas superfícies são lisas. Além disso pomos óleo entre essas superfícies para torná-las mais escorregadias. Se não pusermos óleo no motor do carro ele acabará por avariar, devido a desgaste e aquecimento excessivo. Atrito útil e prejudicial: • Quando uma superfície sólida desliza sobre outra as pequenas reentrâncias que nelas existem prendem-se umas nas outras e produzem o atrito de deslizamento que se opõe ao movimento. O atrito também se opõe ao movimento de um objeto redondo que rola sobre uma superfície sólida. O atrito de rolamento é menor do que o atrito de deslizamento. Os antigos egípcios usavam toros de madeira para mover pedras e estátuas enormes. Nós usamos pequenas rodas nos pés dos móveis e rodas nos carros. Para diminuir ainda mais o atrito usamos rolamentos de esferas nos eixos das rodas de skates e bicicletas. Atuação da força de atrito: Formas de diminuir os efeitos das forças de atrito: • O atrito de uma superfície pode ser reduzido por meio da aplicação de um produto que deixa essa superfície mais lisa, como por exemplo, um lubrificante. • O atrito é uma força que ocorre entre um corpo e sua superfície quando este corpo se movimenta. Esta força é contrária ao movimento e atua reduzindo a aceleração do corpo. • O atrito existente pois, por mais lisa que uma superfície possa ser, ela ainda contém poros e pequenas irregularidades que prendem o corpo que está se a mover. • Portanto, para reduzir a força de atrito, devemos "preencher" essas irregularidades, de modo a deixar a superfície mais lisa possível. Um dos produtos indicados para isso é o lubrificante. Vantagens e desvantagens do atrito: • Vantagens: É difícil andar em uma estrada escorregadia devido ao baixo atrito. Quando uma pessoa se move no gelo, fica difícil andar devido ao baixo atrito do gelo com o sapato. O atrito entre a sola de um sapato e a superfície do piso nos impede de escorregar. • Para o clima, os meteorologistas descobriram que o atrito diminui a velocidade do vento na superfície, tornando-os menos voláteis. O atrito também incentiva as massas de ar da superfície a se fundirem e subirem, o que ajuda o ciclo das chuvas. Terreno acidentado, árvores e edifícios criam atritos que atuam na velocidade do vento. • Na vida cotidiana, o atrito entre a estrada e os pneus de um carro ajuda o motorista a controlar a velocidade do veículo. Pela aplicação dos travões, o que permite que o carro diminua a velocidade até parar. Vantagens e desvantagens do atrito: • Desvantagens: A principal desvantagem do atrito é que ele produz calor em várias partes das máquinas. Desta forma, a energia útil é gasta como uma perda de energia térmica. • Devido ao atrito, nós devemos exercer mais força nas máquinas, para superar as perdas. • Qualquer dispositivo que possua partes móveis pode se desgastar rapidamente devido ao atrito. Um exemplo que o atrito usa é uma borracha.
