terça-feira, 14 de abril de 2009

3 FORÇA E MOVIMENTO


AQUI SERÁ EXPLICADO COMO É QUE SE DESENVOLVE O MOVIMENTO, MOSTRANDO NA ÍNTEGRA AS CAUSAS QUE GERAM TAL FENÔMENO. BASICAMENTE A FORÇA DESENVOLVE A ACELERAÇÃO QUE NADA MAIS É DO QUE A VARIAÇÃO DE VELOCIDADE EM UM DETERMINADO INSTANTE PELO QUAL HÁ ESTA AÇÃO (MOVIMENTO). GERALMENTE MUITOS ACREDITAM QUE O CORPO PARA SE MOVER PRECISA DE FORÇAS EXTERNAS. EM PARTE É VERDADE! MAS, EXISTEM MOVIMENTOS ONDE HÁ AUSÊNCIA DE QUALQUER QUE SEJA A FORÇA APLICADA POR FATORES EXTERNOS. ISTO SERÁ EXPLICADO NA PRIMEIRA LEI DE NEWTON, QUE CONHECEMOS-NA COMO "LEI DA INÉRCIA" OU SIMPLESMENTE PRIMEIRA LEI DE NEWTON. ISSO MESMO, PRIMEIRA LEI DE NEWTON! POIS O ISAAC NEWTON, UMA DAS MAIORES GENIALIDADES DA HISTÓRIA, DESENVOLVEU TRÊS LEIS QUE EXPLICAM ESTES FENÔMENOS *(LEIA SOBRE A VIDA DE ISAAC NEWTON), ALÉM DA LEI APLICADA AOS CORPOS CELESTES QUE FORA A REVOLUÇÃO CIENTÍFICA POR QUAL NOS BASEAMOS ATÉ HOJE, APESAR DE ALGUMAS CORREÇÕES SENDO FEITAS DURANTE ESTES ANOS. A PRIMEIRA LEI DE NEWTON (LEI DA INÉRCIA) EXPLICA A AUSÊNCIA DE FORÇA, FAZENDO COM QUE HAJA MOVIMENTO UNIFORME MANTENDO A SUA VELOCIDADE SEMPRE A MESMA. MAS NÃO SÓ SE APLICA NISSO. PODE SER APLICADA EM FENÔMENOS ONDE PODEMOS TER UMA TENDÊNCIA A PERMANECER OU NÃO EM MOVIMENTO. UM EXEMPLO DISSO É QUANDO NÓS ESTAMOS DENTRO DE UM AUTOMÓVEL, ALI PRATICAMENTE INERTES (PARADOS) E AO COMEÇAR O MOVIMENTO DESTE CARRO, NÓS, POR INÉRCIA, SOMOS JOGADOS PARA TRÁS E OU QUANDO NÓS AO SENTIR A FRENAGEM (O FREIO) DO AUTOMÓVEL SOMOS IMPULSIONADOS PARA FRENTE, COM TENDÊNCIA A MANTERMOS O MOVIMENTO, OBEDECENDO A LEI DA INÉRCIA. PORTANTO ESTES FENÔMENOS, ALÉM DE MUITOS OUTROS AINDA EXPLICADOS AQUI, ENTRAM NO CONTEXTO RELACIONADO À PRIMEIRA LEI DA INERCIA DE NEWTON.
A SEGUNDA LEI É MUITO MAIS ABRANGENTE DO QUE A PRIMEIRA, SENDO CONHECIDA POR PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA, PRINCÍPIO DE MASSA, OU SIMPLESMENTE DINÂMICA E TAMBÉM POR SEGUNDA LEI DE NEWTON. A SEGUNDA LEI EXPLICA AS CAUSAS DO MOVIMENTO, SENDO QUE PARA HAVER TAL MOVIMENTO ENTRA UM ENTE CHAMADO FORÇA E A FORÇA É A CAUSA QUE GERA ACELERAÇÃO EM UM CORPO, FAZENDO ASSIM COM QUE ELE SE MOVA, OU PARE DE SE MOVER, SE COMPRIMA OU VENHA SE ELASTECER. ALÉM DA FORÇA DE CAMPO, COMO A GRAVITACIONAL QUE SERÁ EXPLICADA EM GRAVITAÇÃO UNIVERSAL COM MAIS DETALHE. ALÉM DE EXPLICAR TODOS ESTES FENÔMENOS E OS DEMAIS, ELA É MAIS ABRANGENTE PORQUE ENVOLVE UMA FERRAMENTA IMPORTANTÍSSIMA PARA O SEU USO E ESTA FERRAMENTA É A MATEMÁTICA, COM SUAS EQUAÇÕES. MUITAS VEZES ESTA FERRAMENTA UTILIZA RECURSOS MAIS COMPLEXOS, COMO O CÁLCULO VETORIAL EM GEOMETRIA ANALÍTICA ONDE SÃO DADOS EM CURSOS ACADÊMICOS, MAS, TAMBÉM PODE SER EXEMPLIFICADA COM SISTEMAS DE EQUAÇÕES MAIS SIMPLES, CURTAS E BÁSICAS. MINHA FUNÇÃO AQUI É EXEMPLIFICAR ESTES EXERCÍCIOS, MOSTRANDO QUE VOCÊ ESTUDANTE PODE SIM, TER UMA GRANDE COMPREENSÃO. PRA FALAR A VERDADE, VOCÊ DEVE SIM, TER UM BOM CONCEITO NA MATEMÁTICA, MAS, O GRANDE PROBLEMA QUE OS ALUNOS ENFRENTAM É A INTERPRETAÇÃO QUE OS ENUNCIADOS PEDEM. PRINCIPALMENTE EM VESTIBULARES. POR ISSO QUE VALE A PENA SE FAMILIARIZAR COM O ASSUNTO E TER NOÇÃO SUFICIENTE PARA TE DAR UMA CERTA INDEPENDÊNCIA AO TENTAR ENCONTRAR SOLUÇÕES, POIS A SEGUNDA LEI EXIGE ISSO. JÁ A TERCEIRA LEI É UM CASO A PARTE, RELACIONADO AO ASSUNTO "LEIS DE NEWTON" E SENDO TAMBÉM COMPREENDIDA COMO LEI DA " AÇÃO E REAÇÃO". ESTA LEI DIZ TUDO: QUE QUANDO UM CORPO ENTRA EM CONTATO COM OUTRO, ESTE OUTRO CORPO TRANSMITE EM REAÇÃO A MESMA FORÇA APLICADA SOBRE O MESMO PELO OUTRO CORPO. MAS, ESTA FORÇA PODE SER DE DUAS FORMAS: OU EM CONTATO, OU EM FORÇA CAMPO. A FORÇA EM CONTATO JÁ FORA EXPLICADA, POIS É NECESSÁRIO QUE HAJA UM CONTATO ENTRE OS CORPOS QUE ALI SE APLICA TAL FENÔMENO. JÁ A FORÇA CAMPO FUNCIONA MAIS POR UMA INDUÇÃO E NÃO POR CONTATO. ESTE EXEMPLO FICA CLARO AO VERMOS QUE A LUA SOFRE INFLUÊNCIA DA TERRA E VICE VERSA. GRAÇAS A ATRAÇÃO GRAVITACIONAL QUE NÃO DEIXA DE SER UMA FORÇA CAMPO. ALÉM DA FORÇA CAMPO QUE O SOL EXERCE SOBRE OS DOIS, ALÉM DA FORÇA DO CENTRO DA VIA-LÁCTEA QUE EXERCE SOBRE TODOS OS ASTROS QUE ESTÃO NELA, INCLUSIVE O SOL, A LUA, A TERRA E OS DEMAIS PLANETAS E POR AI VAI. PORTANTO HAVERÁ AQUI UM GRANDE ENTENDIMENTO POR PARTE DESTA MARAVILHOSA TEORIA CRIADA PELO ISAAC NEWTON, QUE SE BASEOU EM TRABALHOS DE SEUS ANTECESSORES "GALILEU GALILEI, ALÉM DE KEPLER" E CIA PARA FUNDAR COM MINUCIOSIDADE ESTA IMPORTANTE FERRAMENTA QUE A FÍSICA NOS DÁ.

LEIS DA DINÂMICA

PRIMEIRA LEI DE NEWTON (LEI DA INÉRCIA)

A PRIMEIRA LEI DE NEWTON EXPLICA QUE PARA UM DETERMINADO SISTEMA ISOLADO DE FORÇAS, DESDE QUE ESTE SISTEMA ESTEJA EM EQUILÍBRIO, SENDO UM CORPO EXTENSO OU UM PONTO MATERIAL, PODEMOS OBSERVAR QUE PODERÁ OCORRER:

1º) REPOUSO;

2º) TRANSLAÇÃO RETILÍNEA UNIFORME;

3º) ROTAÇÃO UNIFORME;

4º) MOVIMENTO RESULTANTE DA COMPOSIÇÃO DE TRANSLAÇÃO RETILÍNEA UNIFORME COM ROTAÇÃO CONSTANTE.

TUDO EXPLICADO ANTERIORMENTE RESSALTA QUE: PARA SE ENQUADRAR NA PRIMEIRA LEI, O CORPO ANALISADO EM QUESTÃO TEM QUE TER UMA FORÇA RESULTANTE NULA. E PARA QUE ELA ACONTEÇA, BASTA OBSERVAMOS DUAS HIPÓTESES QUE SE APLICAM NESTA PRIMEIRA LEI DE NEWTON.

1º) QUANDO NÃO HÁ QUALQUER FORÇA APLICADA;

2º) QUANDO AS FORÇAS APLICADAS SE NEUTRALIZAM EM SEUS EFEITOS; TANTO NUM CASO COMO NO OUTRO, DIZ-SE QUE O PONTO MATERIAL ESTÁ MECANICAMENTE ISOLADO.

AGORA FICOU MAIS CLARO DA SUA APLICAÇÃO, POIS A AUSÊNCIA DE UMA FORÇA QUALQUER PODE CAUSAR REPOUSO OU MOVIMENTO UNIFORME (HAVENDO VELOCIDADE CONSTANTE).

UM EXEMPLO DE ALGO QUE PERCORRA À VELOCIDADE CONSTANTE: A LUZ, UM CORPO EM QUEDA LIVRE NO VÁCUO, A VELOCIDADE DO SIM EM MEIOS HOMOGÊNEOS ETC. JÁ UM EXEMPLO DE INÉRCIA ABSOLUTA PODE SER OBSERVADO QUANDO OLHAMO UM EDIFÍCIO, UM ÔNIBUS ESTACIONADO E POR AI VAI. RESSALTANDO QUE ESTA OBSERVAÇÃO TEM QUE SER CONSIDERADA LEVANDO EM CONTA O REFERENCIAL.

SEGUNDA LEI DE NEWTON (PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA)

AGORA CHEGAMOS A UMA DAS MAIS FASCINANTES TEORIAS DA FÍSICA: O PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA. É O GRANDE DIFERENCIAL DENTRE AS TRÊS LEIS DISCUTIDAS AQUI.

A NOÇÃO DE FORÇA SERÁ MAIS REQUISITADA DO QUE NUNCA NESTE TÓPICO. E PRA ISTO EU PRECISO TE INFORMAR DO QUÃO NECESSÁRIO SERÁ O TEU CONHECIMENTO EM MATEMÁTICA, PARA ASSIM PODER ENTENDER COM MAIS FACILIDADE ESTA MARAVILHOSA PARTE DE ESTUDO DA FÍSICA.

TEUS CONHECIMENTOS SOBRE SISTEMAS VETORIAIS, ALÉM DOS ASSUNTOS ANTERIORMENTE EXPLICADOS AQUI, TEUS CONCEITOS SOBRE FUNÇÕES, SISTEMAS EQUACIONAIS ETC. ALÉM DE OUTRAS APLICAÇÕES MATEMÁTICAS QUE SERÃO EXIGIDAS. MAS, NÃO SE PREOCUPE! PRETENDO EXPLICAR CADA PONTO EM QUESTÃO PARA FACILITAR A SUA VIDA.

FORÇA, O QUE É DE FATO?

A FORÇA COMO FORA EXPLICADO ANTERIORMENTE, É UM ENTE CAPAZ DE GERAR ACELERAÇÃO OU DESACELERAÇÃO A UM SISTEMA QUE ESTEJA SENDO ANALISADO EM QUESTÃO. A FORÇA ALÉM DE POR ALGO EM MOVIMENTO, OU DE RETARDAR ESTE MOVIMENTO, TAMBÉM PODE SER OBSERVADA COMO AGENTE FÍSICO CAPAZ DE DEFORMAR, ATRAIR, ELASTECER E ATÉ MESMO IMPOR UMA REPULSÃO, COMO É NO CASO DE DUAS CARGAS ELÉTRICAS DE MESMO SINAL. AS SUAS APLICAÇÕES ESTÃO EM NOSSO COTIDIANO. AO FECHAR A PORTA DE UM CARRO IMPOMOS DETERMINADA FORÇA PARA QUE ISTO ACONTEÇA, AO EMPURRARMOS UM CARRINHO DE COMPRAS, AO PUXARMOS UM APARELHO DE MUSCULAÇÃO, AO AMASSARMOS UMA LATINHA DE COCA-COLA, AO ELASTECERMOS UMA BORRACHA, OU ATÉ MESMO AO PULAR E VOLTAR AO SOLO GRAÇAS À FORÇA DA GRAVIDADE E POR AI VAI.

EQUAÇÃO DA FORÇA

ESTA EQUAÇÃO É BASEADA EM DUAS GRANDEZAS, QUE AO INTERAGIREM GERAM DETERMINADA FORÇA. ESTAS DUAS GRANDEZAS SÃO: A MASSA E A ACELERAÇÃO. A MASSA POR SUA VEZ É A MEDIDA DA QUANTIDADE DE MATÉRIA DE UM CORPO, GERALMENTE TRABALHADA EM UNIDADES COMO (Kg) (QUILOGRAMA) OU (g) GRAMA , JÁ A ACELERAÇÃO COMO VOCÊ JÁ SABE, É UMA VARIAÇÃO DE VELOCIDADE EM FUNÇÃO DE DETERMINADO TEMPO, GERALMENTE TRABALHADA EM METROS POR SEGUNDO QUADRADO.

NEWTON ELABOROU TAL EQUAÇÃO BASEADO EM QUE A FORÇA DE UM CORPO É DIRETAMENTE PROPORCIONAL A ACELERAÇÃO IMPOSTA. SIGNIFICA QUE SE APLICARMOS UMA ACELERAÇÃO DE EM DETERMINADO CORPO DE MASSA QUALQUER, PODEMOS TER UMA FORÇA ALI ATUANDO. MAS SE DOBRARMOS A ACELERAÇÃO NESTE MESMO CORPO, PODEMOS OBSERVAR QUE A SUA FORÇA TAMBÉM DOBRARÁ, VALIDANDO A OBSERVAÇÃO DE QUE A FORÇA É DIRETAMENTE PROPORCIONAL À ACELERAÇÃO.

A UNIDADE DE FORÇA É O (N) NEWTON, E UM NEWTON EQUIVALE AO PRODUTO DE UM QUILOGRAMA POR UM METRO POR SEGUNDO. A FORÇA É UMA GRANDEZA VETORIAL PORQUE NELA ATUAM AS TRÊS CARACTERÍSTICAS COMO A DIREÇÃO, SENTIDO E MÓDULO.

LOGO ABAIXO APRESENTAMOS A FORMULA QUE DEFINE O PRINCÍPIO DE FORÇAS INTERAGENTES QUE SERÃO APLICADAS FUTURAMENTE.


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