Em 1687, o físico e matemático inglês Isaac Newton publicou a obra Princípios Matemáticos de Filosofia Natural, que continha fundamentos a respeito do movimento dos corpos. Parte desses fundamentos foi formulada por meio de três leis fundamentais, que ficariam conhecidas como leis de Newton. A partir de então, os modelos físicos baseados nesses princípios explicariam inúmeros fenômenos, desde o comportamento dos gases ao movimento dos planetas.
No tema de Leis de Newton e algumas forças especiais para o ENEM, exploraremos esses conceitos fundamentais da Física. Contudo, para um aprendizado completo e eficaz, é crucial reconhecer a importância do reforço escolar. Nesta postagem, destacaremos como o suporte adicional pode fortalecer seu entendimento e garantir sucesso nas avaliações de Física.
Primeira lei de Newton ou princípio da inércia
Um ponto material isolado está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.
Isso significa que um ponto material isolado possui velocidade vetorial constante.
Inércia
Inércia é a propriedade da matéria de resistir a qualquer variação em sua velocidade.
Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em MRU.
Exemplos:
Quando um ônibus freia, os passageiros tendem, por inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham em relação ao solo. Assim, são atirados para frente em relação ao ônibus.
Quando um cão entra em movimento, o menino em repouso em relação ao solo tende a permanecer em repouso. Note que em relação ao carrinho o menino é atirado para trás.
Segunda lei de Newton ou princípio fundamental da Dinâmica
A resultante das forças aplicadas a um ponto material é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida.
F = m * a
Portanto, a força resultante F produz aceleração a com mesma direção e mesmo sentido da força resultante e suas intensidades são proporcionais.
Terceira lei de Newton ou princípio da ação e reação
Toda vez que um corpo A exerce num corpo B uma força, este também exerce em A outra força tal que essas forças:
- Têm a mesma intensidade;
- Têm a mesma direção;
- Têm sentidos opostos;
- Têm mesma natureza, sendo ambas de campo ou ambas de contato.
Uma das forças é chamada de ação e a outra de reação.
As forças de ação e reação estão aplicadas em corpos distintos e, portanto, não se equilibram.
Cinco forças em destaque na Mecânica
Peso de um corpo (P)
É a força de atração que a Terra exerce no corpo.
P = m * g
P e g têm mesma direção e mesmo sentido.
A Terra atrai o corpo com a força peso P, a qual, por sua vez, atrai a Terra com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido oposto.
Força normal ou reação normal de apoio (Fn)
É a força que surge quando um corpo se encontra sobre uma superfície de apoio.
Devido a atração da Terra, um objeto sobre uma mesa exerce no apoio a força de compressão -Fn. Pelo princípio da ação e reação, o apoio exerce no corpo a força Fn. Essa força é perpendicular à superfície de contato e é, por isso, chamada força normal ou reação normal do apoio.
Força de tração em fios (T)
Considere o corpo de peso P, suspenso por um fio e cuja extremidade está ligada ao teto. As forças T₁ e T₂ que o corpo e o teto exercem nas extremidades do fio, e tendem a alongá-lo, são chamadas forças de tração no fio.
Considerando o fio ideal (peso desprezível, perfeitamente flexível e inextensível), conclui-se que T₁ e T₂ têm a mesma intensidade T. Assim, temos: T₁ = T₂ = T.
Força elástica (Fel)
Considere o sistema elástico constituído por um bloco e uma mola presa em uma das extremidades. No início a mola não está deformada e o bloco está na posição de equilíbrio. Ao ser alongada ou comprimida a uma distância x do ponto de equilíbrio, a mola exerce no bloco a força elástica Fel, que tende a trazer o bloco para a posição de equilíbrio. Por isso, dizemos que a força elástica é uma força restauradora.
O cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) estudou as deformações elásticas e chegou à seguinte conclusão: em regime de deformação elástica, a intensidade da força elástica é proporcional à deformação. Isto é:
Fel = k * x
A constante de proporcionalidade k, denominada constante elástica da mola, representa uma característica da mola, medida em N/m.
Forças de atrito (fat)
Ao empurrarmos a caixa com uma força horizontal f, imediatamente percebemos a ação de uma força contrária à tendência de movimento, denominada força de atrito.
Ao empurramos a caixa, a força que aplicamos pode não ser suficiente para movimentá-la. Nesse caso, as duas forças estão em equilíbrio, e a força de atrito é denominada força de atrito estático (fate).
Se aumentarmos nossa força e o corpo ainda não entrar em movimento, a força de atrito estático também aumentará de intensidade, de modo a manter o corpo em repouso. Se continuarmos a aumentar a força que aplicamos na caixa, há um instante em que ela estará na iminência de entrar em movimento. Qualquer acréscimo de força a fará se mover. É nesse instante que a força de atrito estático atinge seu valor máximo.
Dizemos que essa é a força de atrito estático máxima e ela é dada pela seguinte expressão:
fat(máx) =
μe é o coeficiente de atrito estático (adimensional). Seu valor depende dos tipos de superfície que estão em contato.
Quando o corpo entra em movimento, a força de atrito continua atuando sobre ele em sentido contrário ao do movimento, mas com valor constante e menor que o valor da força de atrito estático máxima, independentemente da velocidade do corpo. A partir de então, a força de atrito é denominada força de atrito dinâmico (fatd). Seu módulo ainda é diretamente proporcional ao módulo da força normal e dado por:
fatd =
em que μd é o coeficiente de atrito dinâmico. Note que μd < μe.
Importância do Reforço Escolar
Dominar o tema das Leis de Newton e algumas forças especiais é fundamental para obter sucesso no ENEM e em outras avaliações de Física. No entanto, para um aprendizado completo e eficaz, é fundamental investir em reforço escolar. Com orientação especializada e prática adicional, você estará preparado para compreender profundamente os princípios fundamentais da física newtoniana e aplicá-los com confiança em diversas situações. Não subestime a importância do reforço escolar em sua jornada educacional. Junte-se a nós para uma preparação completa e eficaz!
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