Segunda lei de Newton

A Segunda Lei de Newton, também chamada de Princípio Fundamental da Dinâmica, a segunda de três, foi estabelecida pelo cientista inglês Isaac Newton ao estudar a causa dos movimentos. Este princípio consiste na afirmação de que um corpo em repouso necessita da aplicação de uma força para que possa se movimentar, e para que um corpo em movimento pare é necessária a aplicação de uma força. Um corpo adquire velocidade e sentido de acordo com a intensidade da aplicação da força.Ou seja, quanto maior for a força maior será a aceleração adquirida pelo corpo.

Aceleração: é a taxa de variação da velocidade. No SI sua unidade é o metro por segundo ao quadrado (m/s²).

Newton estabeleceu esta lei para análise das causas dos movimentos, relacionando as forças que atuam sobre um corpo de massa m constante e a aceleração adquirida pelo mesmo devido à atuação das forças. Esta lei diz que:

A resultante das forças aplicadas sobre um ponto material é igual ao produto da sua massa pela aceleração adquirida

Esta é uma igualdade vetorial onde a força e a aceleração são grandezas vetoriais, as quais possuem módulo, direção e sentido. Esta equação significa que a força resultante (soma das forças que atuam sobre um determinado ponto material) produz uma aceleração com mesma direção e sentido da força resultante e suas intensidades são proporcionais.

Ponto material: em mecânica este é um termo utilizado para representar qualquer objeto em virtude do fenômeno, sem levar em consideração suas dimensões. Ou seja, as dimensões não afetam no resultado do fenômeno estudado.

No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de força é o newton (N) em homenagem a Isaac Newton. Porém, existem outras unidades de medida como o dina e o kgf.

Peso

Peso é a força gravitacional sofrida por um corpo nas vizinhanças de um planeta. É uma grandeza vetorial e, portanto, possui módulo, direção e sentido. Matematicamente temos:

P =m.g

Onde g é a aceleração da gravidade local.

A massa de um corpo não muda. O que muda é seu peso devido à ação da força gravitacional, que pode ser maior ou menor, dependendo da localização do corpo.

Podemos também entender como sendo a resultante das forças que agem em um corpo é igual à taxa de variação do momento linear (quantidade de movimento) do mesmo em relação ao tempo.

Matematicamente, a definição de força é expressa por

Se a força resultante for nula, , o corpo estará em repouso (equilíbrio estático) ou em movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico). A força poderá ser medida em Newton se a massa for medida em kg e a aceleração em m/s² pelo Sistema Internacional de Unidades de medidas (S.I).

Origem:http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_lei_de_Newton 

Terceira lei de Newton

A Terceira Lei de Newton também é conhecida como Lei do Par Acção-Reação.

Definição

"Toda ação provoca uma reação de igual intensidade, mesma direção e em sentido contrário".

Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, simultaneamente o corpo B exerce uma força sobre o corpo A de intensidade e direção igual mas em sentido oposto.

A força que A exerce em B e a correspondente força que B exerce em A constituem o par ação-reação dessa interação de contato (colisão). Essas forças possuem mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos. Ou seja:

Ao aplicarmos a terceira lei de Newton, não podemos esquecer que as forças de ação e reação:

estão associadas a uma única interação, ou seja, correspondem às forças trocadas entre apenas dois corpos;

têm sempre a mesma natureza (ambas de contato ou ambas de campo), logo, possuem o mesmo nome (o nome da interação);

atuam sempre em corpos diferentes, logo, não se anulam.

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Interações de contato

Quando dois corpos A e B interagem, se A aplica sobre B uma força, esse último corpo aplicará sobre A uma outra força de mesma intensidade, mesma direção e sentido contrário.

Atenção: É importante ressaltar que ação e reação nunca se anulam, pois atuam sempre em corpos diferentes.

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Exemplos

A seguir, algumas situações analisadas a partir dessa 3ª lei de Newton.

Exemplo 1: Um indivíduo dá um soco numa parede.

Neste caso a força que o indivíduo sente em sua mão é a mesma força que ele aplicou sobre a parede. Ou seja, a força aplicada sobre a parede resultou em uma força de mesma intensidade porém de sentido diferente a aplicada.

Exemplo 2: Um nadador impele a água para trás com auxílio das mãos e dos pés.

Neste caso a força que o nadador aplica sobre a água é (quase) a mesma que o empurra para a frente, pois a força aplicada sobre a água gera uma força de mesma intensidade e de sentido diferente.

Exemplo 3: Se duas bolas de gudes se chocarem então uma força irá interagir com a outra, formando sequelas nas duas, que será a ação e reação que uma irá fazer sobre a outra, esse é um ótimo exemplo de como entender mais os princípios básicos da física.

Exemplo 4 : O boxeador em treinamento dá socos em um saco de areia bem pesado. A força que os punhos do boxeador exercem sobre o saco é igual a força exercida pelo saco sobre seus punhos.

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Forças usadas em cálculos

Força de reação normal (N) : É a força de contato entre um corpo e a superfície na qual ele se apoia, que se caracteriza por ter direção sempre perpendicular ao plano de apoio. Um exemplo disso é um bloco que está apoiado sobre uma mesa.

Força de tração ou tensão (T): É a força de contato que aparecerá sempre que um corpo estiver preso a um fio (corda, cabo). Caracteriza-se por ter sempre a mesma direção do fio e atuar no sentido em que se tracione o fio. Na sequência de figuras abaixo, representamos a força de tração T que atua num fio que mantém um corpo preso ao teto de uma sala.

Se o fio for ideal (massa desprezível e inextensível), a força de tração T terá o mesmo valor em todos os pontos. O fio ideal transmite integralmente a força aplicada em um dos seus extremos.

Força de atrito: Seja A um bloco inicialmente em repouso sobre um plano e apliquemos a esse corpo a força F , como se vê na figura. Verificamos que mesmo tendo sido aplicada ao corpo uma força, esse corpo não se moverá.

Se isso ocorre, concluímos que sobre o mesmo estará agindo outra força, de mesmo módulo e em sentido oposto a F (figura abaixo). A essa força denominaremos força de atrito Fat. Podemos, a seguir, aumentar gradativamente o valor da força F, a intensidade da força de atrito também aumentou, de tal forma que a resultante das forças atuantes no bloco continuasse nula.

Mas a prática nos mostra que, a partir de um determinado momento, o bloco passa a se deslocar no sentido da força F . A interpretação desse fenômeno é a seguinte: Embora a intensidade da força de atrito possa aumentar à medida que aumentamos a intensidade da força solicitante F , a força de atrito atinge um determinado valor máximo; a partir desse momento, a tendência do bloco é sair do repouso.

O valor máximo atingido pela força de atrito na fase estática é diretamente proporcional à intensidade da reação normal N do bloco. Esse resultado, experimental, pode ser expresso na forma:

Nesta expressão, m e é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície. Uma vez atingido o valor máximo da força de atrito, se aumentarmos a intensidade da força F , o corpo entrará em movimento acelerado, no sentido de F . Nessa segunda fase, denominada dinâmica, a intensidade da força de atrito será menor que o valor máximo da força de atrito estático e seu valor poderá ser considerado constante para facilitar a resolução de problemas. Caso o examinador, ao se referir à existência de atrito entre duas superfícies, não faça referência explícita ao coeficiente de atrito dinâmico ou estático, deveremos considerar m e = m d .

Observação: a força de atrito (estático ou dinâmico) não depende da área de contato entre as superfícies. Assim nas figuras abaixo, onde os dois blocos são idênticos e F também, as força de atrito tanto em 1 como em 2, são iguais, apesar de as superfícies em contato serem diferentes.

No esquema da figura, vemos a montagem da chamada máquina de Atwood: dois corpos A e B, de massa mA e mB, ligados entre si por um fio (1) ideal que passa através da polia ideal P (sem atrito e massa desprezível). O conjunto está preso ao teto por outro fio (2), também ideal. É evidente que, para que o sistema adquira uma determinada aceleração a, será necessário que mA # mB; nesse caso, abandonando-se o sistema, este entrará em movimento, de tal forma que o corpo "mais pesado" descerá, puxando o "mais leve" para cima. As forças de ação e reação têm as seguintes características:

estão associadas a uma única interação, ou seja, correspondem às forças trocadas entre apenas dois corpos;

têm sempre a mesma natureza (ambas são forças de contacto), logo, possuem o mesmo nome ("de contato");

É indiferente atribuir a acção a uma das forças e a reação à outra. Estas forças são caracterizadas por terem:

Mesma direção

Sentidos opostos

Mesma intensidade

Aplicadas em corpos diferentes e, por isso, não se anulam

Na linguagem matemática, temos:

Onde é a força no corpo 1 devida ao corpo 2 e é a força no corpo 2 devida ao corpo 1.

"Para cada ação há sempre uma reação, oposta e de mesma intensidade."

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A força de reação

A distinção entre ação e reação é puramente arbitrária: qualquer uma das duas forças pode ser considerada a ação, e então a outra força é considerada sua reação.

A reação é aplicada num corpo diferente do que o corpo em que a ação é aplicada. Por exemplo, no contexto da gravitação, quando um objeto A atrai um objeto B (ação), então o objeto B simultaneamente atrai o objeto A (com a mesma intensidade, mas sentido oposto).

A natureza física da força de reação é idêntica à da própria ação: se a ação é de natureza gravitacional, então a reação também é de natureza gravitacional.

Ação e reação são muitas vezes confundidas com a questão do equilíbrio. Por exemplo, considerando-se a seguinte afirmação:

Um livro parado em uma mesa está em repouso porque o seu peso, uma força puxando-o para baixo, é equilibrado pela reação igual e oposta da mesa, uma força empurrando-a para cima.

Essa afirmação é incorreta: as duas forças são de naturezas diferentes, e ambas são aplicadas ao mesmo corpo, o livro; logo, uma não pode ser a reação da outra, pois para o ser, deveriam atuar em corpos diferentes, e por isso, de forma nenhuma se anulariam. Na verdade, a força exercida pela mesa pode ser interpretada como a reação da força de contato exercida pelo livro na mesa, que por sua vez, é igual ao peso do livro.

Origem:http://pt.wikipedia.org/wiki/Terceira_lei_de_Newton