DINÂMICA

As Leis de Newton

A Dinâmica:

Na cinemática, estuda-se o movimento dos corpos sem esclarecer sua causa. Na Dinâmica, estuda-se a relação entre a força e movimento.

Força:
É uma interação entre dois corpos.

Força Resultante:
É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo.
A força resulatante será igual à soma vetorial de todas as outras forças aplicadas num corpo.

As Leis de Newton:

As leis de Newton sintetizam os três pilares fundamentais da Mecânica Clássica, também conhecida como a Mecânica Newtoniana.

Primeira Lei de Newton - Princípio da Inércia:
"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."

Segunda Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica:
A segunda lei de Newton diz que a força é diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, isto é:
F = m.a
Onde,
F (em N) é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo.
m (em Kg) é a massa do corpo.
a (em m/s²) é a aceleração adquirida.

Terceira Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação:
"As forças sempre atuam em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."

Simulador da Segunda Lei de Newton

Para determinar o gráfico da aceleração dum corpo.

Dada a equação do princípio fundamental da dinâmica:

F = m.a

Força:

Massa:

Resultado:
A Força Peso

A Força Peso.

O peso dum corpo é a força com que a Terra o atrai, podendo ser variável, quando a gravidade variar, isto é, quando não estamos nas proximidades da Terra.

Relacionando o Peso com a Segunda Lei de Newton:
F = m.a
temos,
P = m.g
onde g é a aceleração da gravidade,
e, tem módulo g = 9.8 m/s² na superfície da Terra.

Além da força peso, existe outra que normalmente atua na direção vertical, chamada Força Normal, que é exercida pela superfície sobre o corpo.

Simulador da força Peso

Para determinar o peso dum corpo:

Dada a equação da força peso:

P = m.g

Massa (Kg):

Aceleração da Gravidade (m/s²):

Resultado:
A Força de Atrito

A Força de Atrito

Sempre que aplicamos uma força a um determinado corpo, sobre uma superfície, este terminará parando, afinal há força de atrito.

A Força de Atrito é caracterizada por:
- Opor-se ao movimento;
- Depender da natureza e rugosidade da superfície;
- Ser proporcional à força normal de cada corpo.

Ela é caracterizada pela seguinte razão:
Fat = u.N
onde,
u: Coeficiente de atrito (adimensional);
N: Força Normal (N).

Há dois tipos de Atrito:
Atrito Estático:
- Atua quando não há deslizamento dos corpos;
A força de atrito estático máxima é igual à força mínima necessária para iniciar o movimento dum corpo.
Atrito Dinâmico:
- Atua quando há deslizamento dos corpos;
Quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento.

Simulador da Força de Atrito

Para determinar o gráfico da força de atrito dum corpo:

Sendo,

g = 9.8 m/s² , e:

O coefic. de atrito u compreendido (0 < u < 1).

Força (N):

Massa (kg):

u (Coef. de Atrito):

Resultado:
A Força Elástica

A Força Elástica

Robert Hooke, ao estudar as deformações de molas, verificou que a deformação da mola aumenta na proporção direta à força, a ela aplicada.

A Lei de Hooke,

F = k.x
onde;

F: Intensidade da força aplicada (N);
K: Constante elástica da mola (N/m);
x: Deformação da mola (m).

Simulador da força elástica

Para determinar o gráfico da deformação da mola (x):

Dada a equação da Lei de Hooke:

F = k.x

Determinar a deformação x da mola:

Dado que g = 9.8 m/s².

Força aplicada (N):

Constante Elástica (N/m):

Resultado:
O Plano Inclinado

O plano inclinado

O plano imclinado ocorre quando um objeto se desloca através dum plano que possui angulação em relação à superficie horizontal a partir do solo, formando um determinado ângulo em relação à horizontal.

Ao considerarmos um plano inclinado sobre determinado angulo em relação à horizontal, e um objeto colocado sob sua superfície, ele (o corpo) sofre a ação de duas forças, uma vez que a componente de atrito é deprezada:

Para realizar os cálculos, é necessário estabelecer algumas relações. Portanto decomporemos a força Peso e a Normal nas suas componentes do eixo x e y, e relacionaremos com o angulo de inclinação do plano inclinado. Nesse exemplo haverá Atrito.

Simulador do Plano Inclinado.

Para determinar o gráfico do plano inclinado:

Dada a equação da resultante das forças no eixo x:

Rx = m.a = m.g(sen(B) - cos(B).u)

Dado que um corpo de massa m, que se encontra na superfície do plano, e desliza com Atrito no sentido de cima para baixo.
Determinar a força resultante (Rx), a aceleração (a) e a intensidade do Atrito (Fat) do sistema:

Dado que g = 9.8 m/s².

Coeficiente de Atrito (u) (0 < u < 1):

Angulo de inclinação (B) (0 < B < 90 graus):

Massa do corpo (m) (0 < B < 100 Kg):

Resultado:
Os Sistemas

Corpos em contato.

Após elucidar os princípios da dinâmica, tais como, a força peso, elástica, o atrito e o plano inclinado, calcularemos, agora, a combinação dessas forças. Para tanto, utilizaremos a terceira lei de Newton ("par ação-reação"), para calcular a interação entre dois ou mais corpos.

Simulador de Sistemas.

Para determinar o gráfico de sistemas.

Dado o sistema acima e a equação da resultante das forças:
R = P2 - T = m2.g - T = [a.(M1 + M2) - T]

Determinar a força resultante (R), a aceleração (a) e a intensidade da tensão (T) do sistema:
Dado que g = 9.8 m/s².

Massa do corpo 01 (m) (0 <= B < 100 Kg):

Massa do corpo 02 (m) (0 <= B < 100 Kg):

Resultado:

ENSINANDO A FÍSICA - SAMUEL DELMONTE

Simulador do Movimento dos Corpos

DINÂMICA