Dinâmica

Question 1

Escreva, com as suas palavras, o que vem a ser a primeira Lei de Newton.

Answer 1

Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre esse corpo for nula.

Question 2

Como é conhecida a Primeira Lei de Newton?

Answer 2

Lei da Inércia. Informalmente, podemos dizer que para tirar um corpo da inércia (repouso ou MRU), se faz necessário que esse corpo sofra uma resultante de forças diferente de zero.

Question 3

Se a Terra desaparecesse nesse momento, qual passaria a ser a trajetória da Lua?

Answer 3

Sem a Terra, não há força atuando na Lua (consequentemente, não tem mais aceleração centrípeta). Supondo que a Terra suma nesse momento da figura, a Lua passa a se mover em MRU, na direção e sentido da velocidade.

Question 4

Escreva, com as suas palavras, a segunda Lei de Newton.

Answer 4

Trata-se do princípio fundamental da dinâmica. A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional à intensidade da resultante das forças que atuam sobre o corpo, tem direção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa.

Question 5

Como é conhecida a terceira Lei de Newton?

Answer 5

Lei da Ação e Reação.

Question 6

Escreva, com as suas palavras, a terceira Lei de Newton.

Answer 6

Quando dois corpos interagem, a força que o corpo 1 exerce sobre o corpo 2 tem a mesma intensidade e direção da força que o corpo 2 exerce sobre o corpo 1, porém possui sentido oposto.

Question 7

Qual é a unidade de força no SI?

Answer 7

N (Newton).

Question 8

Qual a relação matemática entre as unidades de força dyn e N?

Answer 8

A unidade N vem do sistema de unidades mks (metro, kg, segundo), pertencente ao SI. Já o dina (dyn) vem do cgs (cm, grama, segundo):
F = m.a
1 N = 1 kg. 1 m/s²
1 dyn = 1 g. 1 cm/s² = 10^-3 kg. 10^-2 m/s².
Portanto, 1 dyn = 10^-5 N

Question 9

O que é a força peso?

Answer 9

O peso de um corpo é o produto de sua massa com a aceleração de queda livre local (gravidade).

Question 10

O que é a força normal?

Answer 10

A força normal é uma força de contato entre dois corpos (ou entre um corpo e uma superfície). A direção dessa força é normal à superfície de contato, daí o seu nome.

Obs1: Dizer que a força é normal à superfície de contato significa que o ângulo entre o vetor força e a superfície é 90°.

Obs2: Diferentemente do peso ou da força elástica, a normal não tem uma equação pré-determinada. Só é possível obter a intensidade da normal de maneira indireta, a partir das outras forças atuantes/informações fornecidas pelo problema.

Question 11

Além da força normal, qual outra força resulta do contato entre dois corpos?

Answer 11

A força de atrito. Enquanto a direção da força normal é perpendicular à superfície de contato, a direção da força de atrito é paralela à superfície de contato.

Question 12

Na situação em que um bloco está deslizando em uma superfície horizontal perfeitamente lisa, qual é a força de contato que o bloco sofre?

Answer 12

A única força de contato nessa situação é a força normal.

Question 13

Na situação em que um bloco está deslizando em uma superfície horizontal áspera, qual é a força de contato que o bloco sofre?

Answer 13

Nesse caso, além da força normal, há também a presença da força de atrito cinético.

Question 14

Quais são os dois tipos de atritos possíveis?

Answer 14

Atrito cinético e atrito estático.

Question 15

Qual a diferença de atuação entre os dois tipos de atrito?

Answer 15

A força de atrito cinético (ou dinâmico) ocorre quando dois corpos deslizam um em contato com o outro, sendo essa superfície de contato não perfeitamente lisa.

A força de atrito estático ocorre quando existe uma força externa a um corpo, porém esta não é capaz de movê-lo.

https://fisicaevestibular.com.br/novo/formulario/dinamica-12-forca-de-atrito/

Question 16

O que é a força de atrito estático máxima?

Answer 16

Ocorre quando o corpo está na iminência de movimento, sofrendo atuação de força externa que tem a mesma intensidade da força de atrito (estático máximo). Se a intensidade da força cuja intenção é fazer o objeto se mover aumentar, o objeto passa a se mover, e o atrito passa a ser o cinético.

Question 17

Escreva a equação da intensidade da força de atrito cinético.

Answer 17

F_at = μ_c.N

Question 18

Escreva a equação da intensidade da força de atrito estático máximo.

Answer 18

A força de atrito estático não tem fórmula, exceto na situação de iminência de movimento, que é a força de atrito estático máxima:
F_at = μ_e.N

Question 19

O que é coeficiente de atrito?

Answer 19

O coeficiente de atrito (µ) é uma propriedade adimensional (ou seja, não tem unidade) que expressa o comportamento de duas superfícies em contato ao deslizar uma em relação à outra, e seu valor é característico de cada par de materiais, ou seja, não é uma propriedade intrínseca do material.
O coeficiente de atrito depende de fatores como o material do qual são feitas as duas superfícies, grau de polimento, suas condições (se seca, molhada ou lubrificada), temperatura e outros.

Question 20

O coeficiente de atrito estático entre dois materiais é menor, igual ou maior ao cinético?

Answer 20

O coeficiente de atrito estático é maior que o cinético. Por isso, os freios ABS conferem maior segurança (menor distância de frenagem devido ao maior atrito).

Question 21

“Quanto maior a área de contato maior o atrito entre os corpos”. Essa frase está correta ou não? Explique.

Answer 21

A frase está incorreta. Em 1508, Leonardo da Vinci descobriu que o atrito entre dois corpos:

1- depende da força que comprime um corpo contra o outro (conhecida como normal N);

2- não depende da área das superfícies em contato;

Se você está se perguntando sobre o uso de pneus largos em certos terrenos, é porque a pressão exercida no solo diminui (maior área, menor pressão), fazendo com que o veículo afunde menos no terreno. O mesmo fenômeno ocorre nesse vídeo https://www.youtube.com/shorts/xfmkJ1dDOoc que mostra como os camelos se locomovem nas dunas nos desertos.

Question 22

Escreva a equação da intensidade da força elástica e explique as grandezas envolvidas.

Answer 22

F = k.x,

onde k é a constante elástica (depende do material da mola/elástico, espessura) e x é a deformação da mola/elástico, em metros.

Question 23

Qual a razão entre as acelerações do bloco nas duas situações apresentadas na figura?

Answer 23

Sendo o cosseno do ângulo entre 0 e 1, a aceleração na 2a situação é menor que na 1a (até porque para mover um objeto na horizontal, o empurramos na horizontal também, e não de maneira inclinada).

Question 24

Dê um exemplo de forças de formam par ação e reação.

Answer 24

A Terra aplica uma força peso na maça. A maça aplica uma força no centro da Terra com a mesma intensidade de seu peso oposto.

Question 25

As forças peso e normal que um livro apoiado em uma mesa sofre forçam par de ação e reação?

Answer 25

Não, porque tanto o peso quanto a normal estão atuando no livro, portanto são duas forças de ação. A reação da força normal que a mesa faz no livro é a força de contato que o livro faz na mesa (ação: mesa faz força normal no livro; reação: livro faz força normal na mesa).
A reação da força peso está no centro da Terra (ação: Terra faz força peso no livro; reação: livro faz força de mesma intensidade que seu peso, no centro da Terra)

Question 26

Qual o nome da força que atua em fios e cabos?

Answer 26

Tração, que assim como a normal, não tem uma fórmula pronta, e pode ser obtida indiretamente, por meio de dados do problema.

Question 27

A partir da figura, o que você consegue informar sobre o movimento do ônibus?

Answer 27

O ônibus está acelerando, porque os passageiros tendem a manter o movimento anterior (velocidade menor ou repouso).

Question 28

A partir da figura, o que você consegue informar sobre o movimento do ônibus?

Answer 28

O ônibus estava em MRU e iniciou uma frenagem. Como os passageiros tendem a manter o movimento anterior, mais rápido, são “jogados” para frente.

Question 29

O que é a constante elástica de uma mola?

Answer 29

A constante elástica (k) é a relação entre a força aplicada na mola (N) e a deformação causada por essa força (m).
Ex.: Uma mola sofreu uma elongação de 20 cm ao receber uma força de 50 N. Então a sua constante elástica é

k = F/x = 50/0,2 = 250 N/m.

20 cm = 0,2 m (cuidado com as unidades!)

Question 30

Desenhe o diagrama de forças que atuam em um bloco que está deslizando em um plano inclinado sem atrito.

Answer 30

Question 31

Desenhe o diagrama de forças que atuam em um bloco que está em iminência de movimento em um plano inclinado

Answer 31

A força de atrito em questão é a fat estática máxima.

Question 32

Qual é a expressão da intensidade da aceleração resultante de um bloco que está deslizando em um plano inclinado sem atrito?

Answer 32

Question 33

Qual é a expressão da intensidade da aceleração resultante de um bloco que está deslizando, descendo um plano inclinado com atrito?

Answer 33

Question 34

O que faz um bloco deslizar em um plano inclinado é a relação entre o ângulo de inclinação e os materiais do bloco e do plano. Quanto maior o coeficiente de atrito estático, maior o ângulo para o bloco iniciar o movimento.
Sendo assim, nessa situação, qual a relação matemática entre o coeficiente de atrito estático e o ângulo de inclinação do plano?

Answer 34

Question 35

Quais as intensidades das componentes da força peso que atuam em um objeto em um plano inclinado, em função do ângulo de inclinação?

Answer 35

Question 36

Uma pessoa está dentro de um elevador que sobe com velocidade constante. Quais são as forças que atuam no elevador? Escreva a relação matemática entre essas forças.

Answer 36

Tração (vertical p/ cima), Peso do elevador (vertical para baixo) e a força de contato da pessoa no piso do elevador (que não é força peso, mas sim normal. Vertical p/ baixo).
Como o elevador se movimenta com velocidade constante, a força resultante é zero. Logo:

T = P_elevador + N_{pessoa-elevador}

As forças que atuam na pessoa dentro do elevador são a força peso da pessoa e a normal de contato que o piso faz na pessoa. Como, nesse caso, a resultante é nula, temos:

P_pessoa = N_{elevador-pessoa}

3a lei: N_{pessoa-elevador} = N_{elevador-pessoa} (a intensidade das normais é a mesma)

Então:

T = P_elevador + P_pessoa

Então não era só ter considerado que a força que a pessoa faz no piso do elevador é o seu peso? Não! Somente nos casos de resultante zero é que o módulo da normal é igual ao peso. Se o elevador estivesse acelerado, por ex, a expressão seria outra. Faça o mesmo exercício p/ elevador subindo/descendo em MRUV com a > 0 e a < 0.

Question 37

Qual a indicação da balança apresentada na figura, em função da massa m da pessoa, da aceleração a do elevador e da gravidade?

Answer 37

Forças que atuam na pessoa: Normal (p/cima) e Peso (p/ baixo).
Se a aceleração aponta p/ cima é porque a força resultante também aponta p/ cima. Portanto, N > P, indicando que a marcação da balança será maior que a massa real dessa pessoa:

N - P = m.a
N = m (g + a)

A indicação das balanças é a razão entre a força de contato da pessoa com a balança (N) e a gravidade. Ou seja,

N/g = m (g + a)/g

Question 38

Qual a indicação da balança apresentada na figura, em função da massa m da pessoa, da aceleração a do elevador e da gravidade?

Answer 38

Forças que atuam na pessoa: Normal (p/cima) e Peso (p/ baixo).
Se a aceleração aponta p/ baixo é porque a força resultante também aponta p/ baixo. Portanto, P > N, indicando que a marcação da balança será menor que a massa real dessa pessoa:

P - N = m.a
N = m (g - a)

A indicação das balanças é a razão entre a força de contato da pessoa com a balança (N) e a gravidade. Ou seja,

N/g = m (g - a)/g

Question 39

Um elevador está descendo com frenagem constante com uma pessoa em seu interior, conforme mostra a figura. Qual a expressão da tração atuante no cabo que movimenta o elevador, em função da massa m da pessoa, da massa M do elevador, da aceleração a e da gravidade?

Answer 39

Tração (vertical p/ cima), Peso do elevador (vertical para baixo) e a força de contato da pessoa no piso do elevador (que não é força peso, mas sim normal. Vertical p/ baixo).
Como a aceleração aponta p/ cima, a força resultante também aponta p/ cima. Logo:

T - (P_elevador + N_{pessoa-elevador}) = M.a

As forças que atuam na pessoa dentro do elevador são a força peso da pessoa e a normal de contato que o piso faz na pessoa. Nesse caso,

N_{elevador-pessoa} - P_pessoa = m.a

Logo:

N_{elevador-pessoa} = P_pessoa + m.a

N_{elevador-pessoa} = m (g + a)

3a lei: N_{pessoa-elevador} = N_{elevador-pessoa} (a intensidade das normais é a mesma)

Então:

T - (Mg +m(g + a)) = M.a
T = (M+m).(g+a)

A explicação acima é apenas p/ que o aprendiz possa acompanhar os detalhes dessa situação. Porém, p/ responder rapidamente o flashcard, basta pensar que se não houvesse aceleração, a tração teria a mesma intensidade que o peso do sistema: T = (M + m)g. P/ o cabo acelerar o sistema p/ cima, a sua tração deve ser maior o quão maior for essa aceleração. Portanto: T = (M + m).(g + a).
Se a aceleração fosse p/ baixo, a tração seria menor que o peso do sistema: T = (M + m).(g - a).

Question 40

Um objeto desliza no primeiro plano inclinado e, depois, desliza no segundo. Em ambas situações não houve quaisquer forças dissipativas. Em qual rampa a aceleração é maior?

Answer 40

Quanto maior o ângulo de inclinação, maior será a intensidade da aceleração. Porém a relação entre aceleração e inclinação não é linear, mas sim senoidal:

Obtenha também a relação entre os tempos p/ descer as rampas e a relação entre as velocidades finais nas duas situações.