quinta-feira, 7 de agosto de 2008

DINÂMICA

DINÂMICA

FORÇA
Se uma bola está parada no chão e alguém lhe dá um chute, ela é atirada ao longe. Então dizemos que a causa do seu movimento foi à força muscular aplicada à bola através do chute. Se uma maça cai da árvore, dizemos que a causa de sua queda foi à força de atração da Terra, que se exerce sobre todos os corpos. Quando acionamos o freio de uma bicicleta em movimento, ela começa a parar. A causa da diminuição da velocidade é à força do atrito entre as pastilhas do freio e os aros das rodas. Soprando no interior de uma bexiga de borracha, ela ficará tanto mais esticada, quanto mais ar conseguirmos introduzir em seu interior, podendo até estourar. A deformação da borracha é produzida pela força expansiva do ar que foi introduzido. Verifica-se, assim, que se denomina força à causa da modificação do estado de repouso ou de movimento de um corpo, ou de uma deformação. Quando um corpo se move, ou pára, ou se deforma, a causa é uma FORÇA.
PRINCÍPIO DA INÉRCIA
Nossa experiência cotidiana nos leva a pensar que, para manter um objeto em movimento, é preciso continuamente aplicar-lhe uma força. Um automóvel se move porque há um motor funcionando; um barco a vela é mantido em movimento pela força do vento. Se desligarmos o motor ou se o vento cessar, o automóvel e o barco param. Parece haver uma relação entre força e velocidade. Temos, no entanto, um falso indício, que induziu os antigos ao erro e ainda nos conduz a uma pista errada muitas vezes até os dias de hoje. Para compreender onde se esconde o erro, vamos analisar melhor o que sucede quando uma força deixa de agir: Enquanto um automóvel está viajando a 100 km/h, vamos repentinamente desligar seu motor. O automóvel não pára imediatamente, mas continua ainda a se mover sobre um trecho de estrada, perdendo velocidade lentamente. Como o motor está desligado, estar certo de que não há força alguma impulsionando o automóvel para frente.
Por que ele continua a se mover?
Começamos a perceber que a relação entre a velocidade e a força não é tão simples como parecia à primeira vista. Se tornarmos a estrada mais lisa e lubrificarmos as engrenagens das rodas, notaremos que a distância que o automóvel percorre com o motor desligado aumentará. São os atritos que fazem o automóvel perder velocidade. Quanto mais conseguirmos reduzi-los, tanto mais lentamente diminuirá a velocidade inicial. Isso nos leva a pensar que, no limite, se não houvesse atritos, o automóvel não mais desaceleraria, continuando a mover-se a 100 km/h, a velocidade que apresentava no instante em que desligamos o motor. Para que um objeto se desloque com velocidade constante, não são necessárias forças para empurrá-lo. Em vez disso, esse movimento acontece mesmo quando não há forças. Em outras palavras, todos os objetos tendem "naturalmente" a se mover com velocidade constante (em intensidade, direção e sentido). Essa tendência, que é uma propriedade fundamental da matéria, se chama inércia.
Newton resumiu essas idéias da seguinte forma: Todo corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças atuantes (Que está em ato ou em exercício da sua atividade). sobre ele.

Exercícios Resolvidos
1. O filósofo grego Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.) afirmava aos seus discípulos: "Para manter um corpo em movimento, é necessário a ação contínua de uma força sobre ele." Esta proposição é verdadeira ou falsa? Resposta: falsa; se o corpo em movimento estiver livre da ação de forças (ou a resultante das forças atuantes for nula), ele se manterá em movimento retilíneo uniforme indefinidamente, de acordo com o Princípio da Inércia.
2. É correto afirmar que os planetas mantêm seus movimentos orbitais por inércia?Resposta: Não, pois o único movimento mantido por inércia é o movimento retilíneo uniforme.
3. Um elevador de um prédio de apartamentos encontra-se, durante um certo tempo, sob a ação exclusiva de duas forças opostas: o peso e a tração do cabo, ambas de intensidade igual a 2000 N. O elevador está parado?
Resposta
Como a resultante das forças atuantes é nula, o elevador pode se encontrar tanto em repouso (equilíbrio estático) quanto em movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico), por inércia.
Questionamentos
1. Há uma relação entre a força de atrito com força de atração da Terra? Justifique.
2. Qual a importância do atrito entre nós?
3. Com base na leitura dos conteúdos acima mostre a relação ou contradição entre força e princípio da inércia
4. Se retirar o atrito e a velocidade de um corpo em movimento, ela pára ou continua? Justifique a sua resposta.
5. O que faz um corpo permanecer em velocidade ou parar quando deixa de picar a força que produz o seu movimento? Justifique.
SEGUNDA LEI DE NEWTON
Força - Que relação existe entre a intensidade de uma força e a aceleração produzida?Se uma bicicleta em movimento for brecada utilizando-se ao mesmo tempo os breques das duas rodas, ela pára mais depressa que se forem utilizados apenas os breques de uma roda. Se um automóvel está com a bateria descarregada e precisamos empurrá-lo para o motor partir, ele alcançará a velocidade suficiente para isso mais depressa se houver quatro ou cinco pessoas empurrando em vez de uma só. Essas experiências demonstram que, quando duplicamos ou triplicamos a força que atua sobre um corpo, também se duplica, ou triplica, a aceleração imprimida. Então, a força tem como resultado da massa multiplicada pela a aceleração. Veja Matematicamente a fórmula F = m . a
Massa - Se uma pessoa adulta empurrar uma criança pequena em um balanço, conseguirá em pouco tempo obter um movimento com uma velocidade desejada. Se empurrar uma criança maior, levará um pouco mais de tempo para alcançar a mesma velocidade. E se empurrar outro adulto, levará um tempo ainda maior. Quando se aplica a mesma força para mudar a velocidade de corpos que possuem massas diferentes, verifica-se que é mais difícil mudar a velocidade dos corpos com massa maior. Por outro lado, a mudança de velocidade de um corpo é obtida através da aceleração. A relação entre a massa de um corpo, a força aplicada e a aceleração que ele adquire graças a essa força são estudadas na segunda lei de Newton: "A aceleração produzida em um corpo por uma força, é diretamente proporcional à intensidade da força e inversamente proporcional à massa do corpo". Matematicamente o enunciado dessa lei é representado pela equação F=m.a , m = F / a e a = F / m
Questionamentos
1. Qual a diferença entre força e massa. Ou não há diferença? Justifique.
2. Eu posso afirmar que Força é igual à massa pelo produto da aceleração? Sim ou não? Justifica.
3. Que exemplo prático você apresentaria para conceituar uma massa em movimento na ausência de uma força? Justifique.
4. Na sua visão o que aconteceria ao nosso redor se retirasse, a pressão atmosférica, o atrito e a atração da gravidade sob a Terra.
AÇÃO E REAÇÃO (TERCEIRA LEI DE NEWTON)
Sempre que uma força está aplicada sobre um objeto, há alguma coisa (ou alguém) que a está exercendo. A Terra é a causa da força da gravidade que age sobre todos os objetos próximos a sua superfície. Uma esfera de metal é atraída por um ímã, uma bola de tênis sofre uma força aplicada pela raquete. Todos esses exemplos evidenciam que uma força envolve sempre dois objetos. Mas não temos aqui uma ação que ocorre num único sentido, vemos que um dos objetos exerce a força e o outro a recebe. A influência é sempre recíproca. Se A exerce uma força sobre B, B também exerce uma força sobre A. O princípio da ação e reação tem conseqüências aparentemente estranhas e, à primeira vista, difíceis de aceitar. Os objetos A e B podem ser, por exemplo, a Terra e a Lua. Então, não só a Terra atrai a Lua, mas a Lua também atrai a Terra, e as duas forças têm a mesma intensidade (tamanho). Se A é uma pedra e B a Terra, chegamos à conclusão de que mesmo uma pedra atrai a Terra, e que a intensidade dessa força é igual ao peso da pedra. Mas como é possível que uma pedra atraia a Terra? Nunca se viu uma pedra, enquanto cai de uma torre, a pedra atrai a terra para si, e sim, a Terra é quem atrai para si. Essa aparente incoerência se esclarece se lembrarmos que a pedra e a Terra têm massas muito diferentes.
1. De que modo se explica, por exemplo, o movimento de um barco a remo?O remador maneja o remo, empurrando a água para trás, enquanto o barco se movimenta para frente. O remador exerce sua força muscular sobre o remo e o remo exerce urna força sobre a pá. A massa de água deslocada pelo remo reage sobre ele.
2. Que força nos empurra, quando andamos? Quando você anda, exerce sobre o chão uma força para trás. Você produz uma força de atrito entre a sola do seu pé (ou do sapato) e o chão. O chão reage a essa força com outra força chamada de atrito, de mesma intensidade, mas de sentido oposto e igual à força que você aplicou. Esta força provoca seu movimento.
3. A decolagem de um foguete, como os que levam os satélites artificiais até o espaço, por exemplo, também pode ser explicada pelo princípio da ação e reação. Quando, o combustível desses foguetes queima, produz-se uma grande quantidade de gases que são expelidos a uma grande velocidade. O gás aplica força de reação sobre as paredes internas do foguete e é essa força que impulsiona o foguete a subir.
Questionamentos

1. Além dos exemplos citados no conteúdo acima, mostre outros exemplos que caracterize aça e reação ao mesmo tempo entre dois corpos no nosso coditiano.
2. Podemos ver a ação e reação em um único corpo? Justifique sua resposta e mostre pelo menos um exemplo se existir.
3. Com base na leitura de conteúdo da terceira lei de Newton aqui apresentado ou em outras fontes a sua escolha, um carro trafegando em uma estrada apresenta ação e reação. Justifique a sua resposta.
4. Nesta sala de aula podemos encontrar alguns objetos que esteja sob ação e reação de uma força? Cite-os e justifique a sua resposta.
5. Um avião permanece no espaço graça a alguns fatores. Pesquise e enumere os fatores mais precisos para essa permanência no espaço (pesquisar fora).

Exercício Resolvido

1. Uma bola de peso igual a 1 N encontra-se em repouso, suspensa através de um fio ao teto de uma sala. Considere que ela esteja sujeita a ação exclusiva de seu peso ( ) e da força de tração do fio ( ), como ilustra o esquema abaixo.
a) Qual o módulo da força de tração?b) As forças e constituem um par ação-reação?
Resolução:
a) Pelo fato da bola estar em equilíbrio estático (repouso), temos:b) Embora a atuantes na bola, tenha a mesma intensidade (1 N), a mesma direção (vertical) e sentido opostos, as forças peso e tração não constituem um par ação-reação, pelo seguinte motivo fundamental: as forças de ação e reação nunca atuam no mesmo corpo. Outro motivo: ação e reação devem ser ambas de campo ou ambas de contato, o que não ocorre com as forças peso (de campo) e tração (de contato).

Observação: Na situação apresentada, a bola sofre duas interações: uma de campo gravitacional com a Terra e uma de contato com o fio. O esquema abaixo ilustra, simplificadamente, os pares ação-reação dessas duas interações.

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