Escola Camilo Salgado: Seminários do 1º Ano 101 (Manhã)

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/

Leis de Kepler

Quando o ser humano iniciou a agricultura, ele necessitou de uma referência para identificar as épocas de plantio e colheita.

Ao observar o céu, os nossos ancestrais perceberam que alguns astros descrevem um movimento regular, o que propiciou a eles obter uma noção de tempo e de épocas do ano.

Primeiramente, foi concluído que o Sol e os demais planetas observados giravam em torno da Terra. Mas este modelo, chamado de Modelo Geocêntrico, apresentava diversas falhas, que incentivaram o estudo deste sistema por milhares de anos.

Por volta do século XVI, Nicolau Copérnico (1473-1543) apresentou um modelo Heliocêntrico, em que o Sol estava no centro do universo, e os planetas descreviam órbitas circulares ao seu redor.

No século XVII, Johanes Kepler (1571-1630) enunciou as leis que regem o movimento planetário, utilizando anotações do astrônomo Tycho Brahe (1546-1601).

Kepler formulou três leis que ficaram conhecidas como Leis de Kepler.

1ª Lei de Kepler - Lei das Órbitas

Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse.

2ª Lei de Kepler - Lei das Áreas

O segmento que une o sol a um planeta descreve áreas iguais em intervalos de tempo iguais.

3ª Lei de Kepler - Lei dos Períodos

O quociente dos quadrados dos períodos e o cubo de suas distâncias médias do sol é igual a uma constante k, igual a todos os planetas.

Tendo em vista que o movimento de translação de um planeta é equivalente ao tempo que este demora para percorrer uma volta em torno do Sol, é fácil concluirmos que, quanto mais longe o planeta estiver do Sol, mais longo será seu período de translação e, em consequência disso, maior será o "seu ano".

Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/GravitacaoUniversal/lk.php

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

Lançamento Vertical e Queda Livre

Fatos empíricos mostram que um corpo próximo da superfície da terra ou de qualquer astro sofre uma atração, constante vertical e para baixo, chamada aceleração da gravidade local (g), para simplificar será considerada sempre constante na superfície de um determinado local.
Próximo a superfície terrestre um corpo é lançado verticalmente para cima, este corpo tem uma Vo e p está sujeito a uma aceleração constante g (valor absoluto da gravidade local).

Neste trecho do movimento o corpo irá subir verticalmente para cima sujeito a uma aceleração (g) vertical para baixo, assim pode-se considerar que sua aceleração (a): a = -g (sinal negativo representa que são em direções opostas).
Para o estudo deste movimento é claro que estaremos tratando de um movimento uniformemente variado.

Assim, iremos estuda-lo pelas equações do MUV.

Fatos importantes
No topo da trajetória a sua velocidade é nula (ponto de inversão de movimento)
Após atingir o topo de sua trajetória este corpo irá sofrer uma queda livre onde a=g. Mostremos que o tempo de subida é igual ao tempo de queda t_s (tempo de subida)

Obs.: Ler sobre salto de paraquedas, onde devido à resistência do ar o paraquedista chega a uma velocidade máxima, a partir deste ponto seu movimento é praticamente uniforme (velocidade terminal).

O que cai mais rápido, uma bola de ferro ou uma pena?

O vídeo abaixo mostra um experimento muito interessante. No primeiro momento, uma pena e uma bola de ferro são soltas, ao mesmo tempo, em pressão atmosférica. Em razão do atrito com o ar, a pena leva mais tempo para tocar à mesa. Mas quando o experimento é repetido no vácuo, os dois objetos tocam a mesa no mesmo instante.

http://www.infoescola.com/fisica/lancamento-vertical-e-queda-livre/

Pêndulo Simples

Publicado por: Domiciano Correa Marques da Silva em Ondulatória 1 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: