Equilíbrio dos corpos apoiados

É habitual classificar o equilíbrio dos corpos em estável, instável e indiferente.

Na Torre Pisa podes observar que:

• enquanto a vertical que passa pelo centro de gravidade da torre passa dentro da sua base de sustentação, ela mantém-se em pé.
• a partir do momento em que a vertical que passa pelo centro de gravidade da torre deixa de passar pela sua base de sustentação, ela tomba.

 
 Um corpo apoiado está em equilíbrio enquanto a vertical que passa pelo centro de gravidade passar também pela sua base de sustentação.

Atrito

Quando empurras um livro sobre uma mesa, tens que exercer uma força sobre o livro, para a frente; o livro em contacto com a mesa resiste ao movimento com uma força igual e oposta.

 

Da mesma forma, quando queres parar a tua bicicleta, bloqueando as rodas com os travões, ela desliza no chão, mas o atrito faz com que ela acabe por parar. 

 

 O Atrito é uma força que se opõe ao movimento, quando uma superfície desliza sobre a outra.

 

Força de Atrito:

• Força de Atrito Estático - A força de atrito que é necessário vencer quando queremos pôr em movimento um corpo que está parado numa superfície.
• Força de Atrito Cinético: 
•    De escorregamento - A força de atrito que surge ao deslocar o corpo diretamente sobre a superfície.
•    De rolamento - A força é menor que no atrito de escorregamento, se tiver rodas.

Mais rugosa a superfície > Maior força de atrito

Maior o peso do corpo > Maior força de atrito

 

 

Atrito útil:

 

 

Atrito prejudicial:

 

Força de Colisão

Ocorre uma colisão quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo e não consegue parar antes de o atingir.
Durante a colisão, o obstáculo exerce no veículo uma força que pode corresponder à ação e o veículo exerce no obstáculo uma força igual e oposta que corresponde à reação.
Considerando que a força de colisão é constante, a aceleração é também constante.

• o valor da aceleração pode calcular-se pela expressão aceleração=velocidade final-velocidade inicial/tempo 

Maior massa do veículo > maior Fcolisão
Maior velocidade > maior Fcolisão
Menor tempo de colisão> maior Fcolisão

3ª Lei de Newton - Lei Ação-Reação

Lei:
 "Se um corpo exerce uma força sobre outro, este reage e exerce sobre o primeiro uma força de intensidade e direcção iguais, mas sentido oposto"

As forças podem atuar por contacto uo por distância:

• têm a mesma direção
• têm a mesma intensidade
• têm sentidos opostos
• estão aplicadas em corpos diferentes; uma em cada corpo 

Diz-se, sempre que se verifique uma interação, as forças actuam aos pares. As duas forças que interatuam constituem um par ação-reação. É indiferente considerar qualquer delas como ação ou reação.

 
   

2ª Lei de Newton - Lei Fundamental da Dinâmica

Lei:
"A força resultante que actua sobre um corpo é directamente proporcional à aceleração que ele adquire" 
 

Se aplicarmos a um mesmo corpo forças cuja resultante seja cada vez maior, a aceleração que ele adquire também será cada vez maior.

Podemos também expressar esta lei, através da seguinte fórmula:

FR = m x a

 

Em que FR significa Força resultante, m a massa do corpo e a a sua aceleração.

 

1ª Lei de Newton - Lei da Inércia

Lei: 
"Quando a resultante das forças que actuam sobre um corpo for nula, esse corpo permanecerá em repouso ou em movimento rectilíneo uniforme"
 

Se qualquer coisa está em repouso, terá tendência a continuar em repouso, até que alguma força atue sobre esse corpo. Por outro lado, se estiver em movimento, terá também tendência a continuar o seu movimento, até que uma força atue sobre si.

 

Quanto maior for a massa de um corpo, maior será a sua tendência para manter a sua velocidade. A esta propriedade chamamos inércia.

 

A expressão "resultante das forças que actuam sobre um corpo for nula" é, para nós, sinónimo de equilíbrio. 

 O princípio da inércia explica porque é que as pessoas se ferem em acidentes automobilísticos. Enquanto os carros diminuem a sua velocidade de forma brusca, devido à colisão, a tendência das pessoas é manterem-se em movimento. Daí resulta  que os corpos são projectados contra o pára-brisas ou outras partes do carro.

Leis de Newton

As leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton.

 Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes intitulado Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

As leis explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objectos físicos.

 

Newton também demonstrou como as três leis, combinadas com a sua lei da atracção universal, conseguiam explicar as consagradas Leis de Kepler sobre o movimento planetário.

Essa demonstração foi a maior evidência a favor de sua teoria. 

 

 A forma original na qual as três leis foram escritas é a seguinte:

 

1ª Lei de Newton (Lei da Inércia)

 

Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

 

 

2ª Lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica)

Lex II: Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae, etfieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

 

 

3ª Lei de Newton (Lei da Ação-Reação)

Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

Resultante de Forças

O resultado dos efeitos de todas as forças é igual ao de uma única força - a força resultante, corresponde à soma de todas as forças.

Resultante de duas forças com a mesma direção e o mesmo sentido:

 Quando duas forças com a mesma direcção e o mesmo sentido actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção e sentido iguais aos das duas forças;
• intensidade igual à soma das intensidades das duas forças: Força Resultante = F1 + F2

 Resultante de duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos

Quando duas forças com a mesma direcção mas sentidos opostos actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção igual à das duas forças;
• sentido igual ao da forla com maior intensidade;
• intensidade igual à diferença das intensidades das duas forças: Força Resultante = F1 - F2

Resultante de duas forças com direções diferentes
 

Quando duas forças com direcções prependiculares entre si, actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção e sentido diferentes dos das duas forças, que são determinados geometricamente;
• intensidade calculada aplicando o teorema de pitágoras: Força Resultante = Raiz quadrada de F1 ao quadrado + F2 ao quadrado.

 

Aceleração

A aceleração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.

Se o movimento é acelerado, o valor da velocidade aumenta e a aceleração mede o aumento do valor da velocidade em cada segundo.
Se o movimento é retardado, o valor da velocidade diminui e a aceleração mede a diminuição do valor da velocidade em cada segundo.
Se o movimento é uniforme, o valor da velocidade é constante e a aceleração é nula - não existe aceleração.

Aceleração média=velocidade final - velocidade inicial/ tempo

Aceleração > Grandeza vetorial

Se a velocidade aumenta, a aceleração média tem a mesma direção e o mesmo sentido que a velocidade.
Se a velocidade diminui, a aceleração média tem a mesma direção, mas sentido contrário ao da velocidade.

Rapidez e Velocidade

A rapidez média é uma grandeza escalar, ou seja, fica completamente definida através de um valor numérico e respectiva unidade de medida, que corresponde à distância percorrida, em média, em cada unidade de tempo.

 

Rapidez média=distância percorrida/tempo

 

A velocidade é uma grandeza vectorial. Representa-se através de um vector, indica em que direção e sentido nos movemos, e a rapidez do movimento em cada instante.

 

A direção do vettor velocidade é:

-a direção da trajetória, no caso do movimento retilíneo.

-a direção da tangente à trajetória, se o movimento è curvilíneo.

O sentido do vetor velocidade é o do movimento.

O ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instanste considerado.

A intensidade é indicada pelo comprimento do vetor na escala considerada e corresponde à rapidez do movimento em cada instante e posição. 

 

Distância percorrida e Deslocamento

Distância percorrida > Grandeza escalar(quer dizer que fica completamente definida através de um valor numérico e respectiva unidade de medida).
Deslocamento > Grandeza vetorial( representa-se por um vetor).

Distância percorrida é a medida sobre a trajectória descrita no movimento; o seu valor depende da trajectória.

Deslocamento é a medida da linha recta que une a posição inicial e a posição final; o seu valor só depende destas posições, não depende da trajectória.