FÍSICA

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1ª SÉRIE

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LEIS DE NEWTON

Nivelamento: retomada dos descritores d13 e d17

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AULA N12

OBJETIVOS DA AULA

• Retomar as habilidades avaliadas na Prova Paraná (d13 e d17)
• Aplicar as Leis de Newton para o movimento.

d13 — Reconhecer diferentes tipos de forças que atuam sobre corpos em equilíbrio estático ou dinâmico.

d17 — Aplicar as Leis de Newton.

Debata com seus colegas e professor(a) a questão do quadro.

PARA INÍCIO DE CONVERSA

Essa música é interpretada pelo professor paranaense, Hélio Almeida.

Sir Isaac Newton x Bill Nye.

The Epic Rap Battles of History”, série de comédia criada por Nice Peter e epicLLOYD.

PRIMEIRA LEI DE NEWTON OU PRINCÍPIO DA INÉRCIA

Nas aulas do 2º trimestre, vimos que uma força aplicada em um pequeno intervalo de tempo gera um impulso que altera a quantidade de movimento de um corpo. Mas, �a animação abaixo indica que o caminhão “resistiu bravamente” e manteve o momentum. Por quê?

Apesar do esforço do homem, a força resultante sobre o sistema foi nula. O caminhão só entrará em movimento, quando o valor força que ele faz superar a força de atrito dos pneus com o solo.

Mas, além do atrito, quais outros tipos de forças relacionadas ao movimento vemos por aí?

Força normal

Embora estudadas no âmbito do movimento, cabe ressaltar que essas interações são, na maioria, manifestações macroscópicas de interações elétricas.

SISTEMA DE FORÇAS E EQUILÍBRIO

Observe as diversas forças que atuam sobre um bloco em repouso, numa superfície horizontal e com atrito. Mas, por que continua em repouso?

Isso acontece, porque o bloco está em EQUILÍBRIO, fisicamente a força resultante (soma vetorial de todas as forças) sobre o bloco é nula.

O equilíbrio pode ser classificado como:

Equilíbrio estático:

O objeto permanece em repouso.

Equilíbrio dinâmico:

O objeto em MRU (Movimento Retilíneo Uniforme).

Esta propriedade que os corpos têm de resistir a qualquer variação de velocidade e permanecer com a mesma quantidade de movimento é chamada de inércia!

E aí, começamos a entender porque se costuma chamar a Primeira Lei de Newton, também de “Princípio da Inércia”, pois:

Se um corpo se encontra em repouso, ele continua em repouso, por outro lado, se um corpo está em movimento, ele tende a permanecer em movimento com velocidade constante até que uma força externa interfira (entenda força externa que interfere como força resultante não-nula).

PRIMEIRA LEI DE NEWTON OU PRINCÍPIO DA INÉRCIA

Isaac Newton (1643 – 1727)

PRIMEIRA LEI DE NEWTON OU PRINCÍPIO DA INÉRCIA

Por essa razão, no corredor do ônibus, as pessoas “vão para a frente” quando ele breca.

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Isso acontece, pela inércia, a tendência que os corpos têm de permanecer em MRU.

a. Por que mesmo sob ação de uma força, um objeto pode permanecer em equilíbrio estático?

Conforme a Primeira Lei de Newton, um objeto permanece em repouso a menos que uma força resultante não nula atue sobre ele. Isso significa que a presença de forças não garante movimento, mas sim a força resultante.

b. Quais forças podem ser aplicadas em cordas e em fios inextensíveis?

Força de tração.

Originalmente, Newton a enunciou a sua segunda lei da seguinte maneira:

Força é a grandeza física capaz de alterar o momentum (inércia) de um corpo.

Força (N)

Variação da quantidade de movimento (kg.m/s)

Intervalo de tempo (s)

Matematicamente:

SEGUNDA LEI DE NEWTON

E assim, chegamos a expressão matemática mais conhecida da 2ª lei de Newton:

Um pouco mais tarde, o matemático Leonhard Euler apresentou uma reescrita da equação da Segunda Lei de Newton.

→ aceleração

Ele a reescreveu, tomando como base, a quantidade de movimento. Observe:

Leonhard Euler (1707 - 1783)

SEGUNDA LEI DE NEWTON

Exemplo:

Uma caixa de massa igual a 10 kg move-se com aceleração igual a 1,5 m/s². Responda:

1. Qual a força resultante que atua no corpo?
2. Para produzir a mesma aceleração e a caixa for de 20 kg, qual deverá ser o valor da força resultante?

a)

Praticando 2 - Agora é a sua vez!

(Adaptado UEL-PR) Um corpo de massa m é submetido a uma força resultante de módulo F, adquirindo aceleração a. Mantendo a intensidade da força F, a aceleração produzida em um corpo com o dobro de massa será:

a) a/2

b) a

c) 2a

d) 4a

e) 8a

Por manter a mesma força num corpo que possui o dobro de massa em relação à situação anterior, a aceleração cairá pela metade.

TERCEIRA LEI DE NEWTON

A terceira lei de Newton, também chamada de “Princípio da Ação e Reação”. Ela estabelece que:

F_A,B → força que o corpo A faz em B.

F_B,A → força que o corpo B faz em A.

Se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce uma força sobre A de mesmo módulo e direção, mas de sentido contrário.

3 min

Para caminhar para frente, você empurra o chão (o Planeta Terra) para trás. Porém, você não vê a Terra se deslocar em sentido oposto a força que você aplicou sobre o chão. Elabore um pequeno texto para explicar esta situação, utilizando a 3ª Lei de Newton.

A mesma força que seu pé faz no chão (Terra), o chão (Terra) faz sobre seu pé. A Terra não se move porque a massa do planeta é muito maior que a sua.

Exemplo:

Lembre-se sempre: as forças de ação e reação têm sempre a mesma intensidade, o que não significa que o efeito será o mesmo para cada um dos corpos envolvidos.

Praticando 3 - Agora é a sua vez!

(UTFPR 2012) Associe a Coluna I (Afirmação) com a Coluna II (Lei Física).

Coluna I

1. Quando um garoto joga um carrinho, para que ele se desloque pelo chão, faz com que este adquira uma aceleração.
2. Uma pessoa tropeça e cai batendo no chão. A pessoa se machuca porque o chão bate na pessoa.
3. Um garoto está andando com um skate, quando o skate bate numa pedra parando. O garoto é, então, lançado para frente.

Coluna II

( ) 3ª Lei de Newton.

( ) 1ª Lei de Newton.

( ) 2ª Lei de Newton.

2

3

1

O QUE VIMOS?

Nesta aula, vimos aplicações das três leis de Newton.

Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse:

https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

Essa música é interpretada pelo professor paranaense, Hélio Almeida.

REFERÊNCIAS

GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos: Ciências da Natureza — Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.

GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 1. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro–RJ, LTC, 2009.

HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual — tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.

MELO, Pâmella Raphaella. “Segunda lei de Newton” Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/segunda-lei-newton.htm. Acesso em 14 ago. 2024.