Seminários 1º Ano (101 Tarde)

Força de Atrito

Considere um corpo apoiado sobre uma superfície horizontal e rígida. Se o corpo receber a ação de uma força f, devido às rugosidades surge a força de atrito.

As forças de atrito são contrarias ao movimento. Existem dois tipos de atrito estático e cinético. Quando existe força atuando em um corpo mas ele não se move, o atrito é denominado estático, quando existe força atuando num corpo e ele se move, o atrito é denominado cinético.

Força de Atrito Estático

Vamos considerar o corpo representado na figura abaixo:

Se o corpo é puxado, porém não consegue escorregar na superfície, significa que ele recebeu a ação de uma força de atrito que impede seu movimento. Essa força é denominada atrito estático. Nesse caso:

F = F_AE

A força de atrito estático tem um limite máximo, denominado tem um limite máximo, denominado de força de atrito estático máximo.

F_AEmax = μ_e.N

N é a força normal que o corpo troca com a superfície do apoio;

μ_e é o coeficiente de atrito estático.

O coeficiente é um número adimensional que depende das rugosidades da face do corpo que está apoiada e da superfície de contato. Quanto mais áspero for o corpo ou a superfície maior será o coeficiente.

A força de atrito estático pode variar de zero até seu limite máximo, em função da intensidade da força aplicada. Então o corpo so deslizará na superfície quando a força F vencer o atrito estático.

Força de Atrito Cinético

Vamos considerar o corpo representado na figura abaixo:

Se o corpo está escorregando na superfície de apoio, significa que a força de atrito que age nele é cinético ou dinâmico. A força de atrito cinético é dado por:

F_AC = μ_c . N

N é a força normal que o corpo troca com a superfície do apoio;

μ_c é o coeficiente de atrito estático.

O coeficiente é um número adimensional que depende das rugosidades da face do corpo que está apoiada e da superfície de contato. A força de atrito cinético é constante e não depende da velocidade de escorregamento do corpo.

Comparação entre os Atritos Cinético e Estático

Na prática, verifica-se que é mais difícil tirar um corpo do repouso do que mantê-lo em movimento:

μ_e ≥ μ_c

Fonte: http://www.infoescola.com/mecanica/forcas-de-atrito/

MÁQUINAS SIMPLES: ALAVANCAS

Uma máquina é considerada simples quando é constituída de uma só peça.

Em toda máquina simples estão associados três elementos:

1.     FORÇA POTENTE ou POTÊNCIA (P) -Toda força capaz de produzir ou de acelerar o movimento. Produz trabalho motor.

2.     FORÇA RESISTENTE ou RESISTÊNCIA (R) - É toda força capaz de se opor ao movimento. Produz trabalho resistente.

3.     Um elemento de ligação entre potência e resistência, que pode ser um ponto fixo, um eixo ou um plano.

E deste terceiro elemento que surge então os três tipos principais de máquinas simples:

A.    ALAVANCA

B.    ROLDANA

C.    PLANO INCLINADO

ALAVANCAS

É uma barra rígida, que pode ser reta ou curva, móvel em torno de um de seus pontos chamado fulcro ou ponto de apoio (A).

TIPOS DE ALAVANCAS

1) INTERFIXA:

Com o fulcro entre a potência e a resistência.

O homem primitivo descobriu que, quanto mais longa a alavanca, mais peso ele podia erguer, com menos esforço.

a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)

2) INTER-RESISTENTE

Com a resistência entre o ponto de aplicação da potência e o fulcro.

3) INTERPOTENTE

Com o ponto de aplicação da Potência entre o ponto de aplicação da resistência e o fulcro

CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO DAS ALAVANCAS

Em uma alavanca em equilíbrio, o produto da força potente pelo seu braço deve ser igual ao produto da força resistente pelo seu braço.

Vamos chamar de “a” o braço da força potente (P) e de “b” o braço da força resistente (R), veja então:

EXERCÍCIO

1)Identifique os tipos de alavancas apresentadas abaixo

2) Qual o valor da força potente (P) aplicada a esta alavanca interfixa afim de se obter o equilíbrio?

3) Para levantar 500Kg, emprega-se uma alavanca de 1,50m. O ponto de aplicação e o ponto de apoio distante 0,30m. Qual a força que se deve aplicar na extremidade da alavanca para erguer a pedra?

4) É preciso erguer um peso de 1000kg por meio de uma alavanca; qual deve ser a força resistente (R) , se os braços de alavanca são 1,20m para a força potente (P) e 0,24m para a resistência?

Fonte: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/maquinas_simples_alavancas.php

  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 dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
• Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.

estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:

"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."

Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente se zero.

2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica

Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.

A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:

ou em módulo: F=ma

Onde:

F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);

m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);

a é a aceleração adquirida (em m/s²).

A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).

Exemplo:

Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?

F=ma

12=2a

a=6m/s²

Força de Tração

Dado um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível.

Podemos considerar que a força é aplicada no fio, que por sua vez, aplica uma força no corpo, a qual chamamos Força de Tração 

.

3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação

Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação.

Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:

"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php

  

Pêndulo Simples

Publicado por: Domiciano Correa Marques da Silva em Ondulatória1 comentário

 
Oscilação do pêndulo simples

Em algum momento de nossas vidas já nos deparamos com um balanço em forma de pêndulo. Embora ele apresentasse continuamente o mesmo movimento de vai e vem, sempre queríamos que ele fosse a um ponto cada vez mais alto. Essa brincadeira é muito divertida para várias crianças, embora elas não saibam a física que está intrínseca no brinquedo.

Quando estudamos o conteúdo relacionado à ondulatória, estudamos o MHS (movimento harmônico simples) que trata de oscilações. Se pararmos para pensar, veremos que essa simples brincadeira pode nos auxiliar a entender uma parte do estudo MHS. 

Chamamos de Pêndulo Simples o sistema que é composto por um corpo que realiza oscilações preso à extremidade de um fio ideal. As dimensões do corpo são desprezadas quando comparadas ao comprimento do fio. Veja a figura acima.

Conhecidas as forças que atuam sobre um sistema oscilante, podemos calcular o período (T) do movimento através da seguinte equação:

Sendo L o comprimento do fio, e g a aceleração da gravidade, desde que o ângulo θ seja no máximo 15º, podemos dizer que o período não depende da amplitude e nem da massa do corpo preso à extremidade do fio. 

Caso consideremos os valores de θ pequenos, podemos considerar que o movimento desse corpo é retilíneo e a altura h (figura abaixo) é praticamente igual ao comprimento L:

P: intensidade do peso; R: intensidade da força resultante.

Da semelhança de triângulos retângulos temos:

Lembrando que o movimento do corpo só é considerado MHS quando o ângulo tiver pequenos valores.

Por Domiciano Corrêa Marques da Silva
Graduado em Física

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/pendulo-simples.htm

Centro de gravidade

Como mostra a figura acima, o centro de gravidade de um corpo é o ponto onde pode ser considerada a aplicação da força da gravidade. Se as dimensões do corpo forem pequenas, em comparação ao tamanho da Terra, é possível demonstrar que o centro de gravidade praticamente coincide com o centro de massa.

Para obtermos, através de experimento, o centro de gravidade de um corpo em forma de chapa, ou seja, espessura constante, podemos proceder como na figura abaixo. Inicialmente suspendemos o corpo por um ponto S₁ qualquer e o deixamos atingir a posição de equilíbrio (a), definindo a reta vertical r.

Em seguida, suspendemos o corpo por outro ponto, S₂, e novamente o deixamos atingir a posição de equilíbrio (b), definindo a reta vertical s. O centro de gravidade (c) estará no cruzamento das retas r e s.

Um brinquedo que podemos encontrar facilmente está esquematizado na figura abaixo. Um boneco está apoiado em um suporte S. Pelo boneco passa um arame rígido cujas extremidades estão fixadas em duas bolas de massas maiores que a do boneco. Desse modo, o centro de gravidade (G) do conjunto está abaixo do suporte S e o sistema está em equilíbrio estável. Ao afastarmos bem levemente o brinquedo da sua posição de equilíbrio, e depois o soltarmos, ele tende a voltar para sua posição inicial.

Por Domiciano Marques

Graduado em Física

Equipe Brasil Escola

http://brasilescola.uol.com.br/fisica/centro-gravidade-cg.htm