FORÇA DE ATRITO

Dinâmica

A dinâmica é a parte da Física que se preocupa em estudar as causas dos movimentos e seus possíveis efeitos. Mas o que é movimento? Bem, primeiro devemos definir um referencial, ou seja, um conjunto de coordenadas fixo, também denominado sistema de referências. O mais utilizado cotidianamente é o sistema cartesiano, com coordenadas (x,y,z). Feito isto, podemos definir que movimento é a variação da posição com o tempo. Ou seja, a mudança de coordenadas do corpo com o tempo.

A análise principal feita na dinâmica começa com o estudo das forças que atuam sobre o corpo ou sistema de corpos em questão. Tais entes físicos podem proporcionar ao massivo uma variação em sua quantidade de movimento. Mas antes de analisarmos as forças, analisemos a inércia dos corpos.

Primeira Lei de Newton para o movimento: a Lei da Inércia

A primeira lei de Newton é lei da inércia, que diz:

“Todo o corpo tende a permanecer em estado de repouso ou de movimento em linha reta e com velocidade constante, se nenhuma força atuar sobre ele”.

Uma propriedade intrínseca dos corpos, e fundamental para compreender isto tudo, é a massa. É o valor numérico da inércia de um corpo. A partir da massa e da velocidade de um corpo, podemos determinar uma grandeza física denominada quantidade de movimento linear, ou momento linear.

Ela é dada por:

Q = m.v em kg.m/s

Onde:

Q é a quantidade de movimento linear, m é a massa do corpo e v é a velocidade do corpo.

O impulso de uma força é uma grandeza física responsável pela variação da quantidade de movimento de um corpo. Matematicamente, é dado por:

I = F.Δt em N.s (ou kg.m/s)

Onde

I é o impulso

F é a força, em N (newton)

A variação da quantidade de movimento é dada por:

ΔQ = m.Δv em kg.m/s

Podemos escrever o impulso como:

I = ΔQ em N.s ou kg.m/s

Exercícios:

1) Qual é o impulso de uma força de 5N que age durante 2s sobre um corpo?

2) Qual é a força que atuou sobre um corpo se, durante 2s sua velocidade variou em 20m/s?

A segunda lei de Newton

A segunda lei de Newton diz:

“A mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa, e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força (NEWTON, 2008, p.54)”.

A equação para a segunda lei de Newton se dá a partir das análises:

I = ΔQ

Ou

F.Δt = m.Δv

Logo

F = ΔQ/Δt

Esta última é a forma matemática da segunda lei de Newton.

Se dividirmos dos dois lados por Δt:

F = m.Δv/Δt

A aceleração média é dada pela expressão:

a = Δv/Δt em m/s²

Desta forma, podemos escrever:

F = m.a em N (newton)

Esta última é na verdade a fórmula de Euler.

Terceira lei de Newton: ação e reação

A terceira lei de Newton diz que para qualquer força aplicada sobre um corpo, este oferece uma reação, ou seja, este corpo reage imprimindo uma força de mesmo módulo, na mesma direção da força aplicada, porém com sentido contrário. Um modo bem simples de se aceitar isto é aplicar uma força em uma parede sólida. A reação oferecida pela parede faz com que o agente recue proporcionalmente à intensidade da força aplicada.

Referências bibliográficas:

HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 1, volume 1, 4 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. 326 p.

DINÂMICA

Quando se fala em dinâmica de corpos, a imagem que vem à cabeça é a clássica e mitológica de Isaac Newton, lendo seu livro sob uma macieira. Repentinamente, uma maçã cai sobre a sua cabeça. Segundo consta, este foi o primeiro passo para o entendimento da gravidade, que atraia a maçã.

Com o entendimento da gravidade, vieram o entendimento de Força, e as três Leis de Newton.

Na cinemática, estuda-se o movimento sem compreender sua causa. Na dinâmica, estudamos a relação entre a força e movimento.

Força: É uma interação entre dois corpos.

O conceito de força é algo intuitivo, mas para compreendê-lo, pode-se basear em efeitos causados por ela, como:

Aceleração: faz com que o corpo altere a sua velocidade, quando uma força é aplicada.

Deformação: faz com que o corpo mude seu formato, quando sofre a ação de uma força.

Força Resultante: É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo.

Dadas várias forças aplicadas a um corpo qualquer:

A força resultante será igual a soma vetorial de todas as forças aplicadas:

Leis de Newton

As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana.

1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia

• Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto