FÍSICA
Força, Massa e Inércia
Os fundamentos da dinâmica e as Leis de Newton que descrevem o movimento
FORÇA
Uma interação que pode alterar o estado de movimento ou deformar um corpo. É uma grandeza vetorial que possui módulo, direção e sentido.
- Unidade SI: Newton (N)
- Símbolo: F
- Natureza: Vetorial
- 1 N = 1 kg·m/s²
- Tipos: Gravitacional, elétrica, magnética, normal, atrito, tensão
MASSA
Medida da quantidade de matéria de um corpo e da sua inércia. É uma propriedade intrínseca da matéria.
- Unidade SI: Quilograma (kg)
- Símbolo: m
- Natureza: Escalar
- Propriedade: Não varia com a localização
- Diferente de: Peso (que depende da gravidade)
INÉRCIA
Propriedade dos corpos de resistirem à mudança em seu estado de movimento. Quanto maior a massa, maior a inércia.
- 1ª Lei de Newton: Princípio da Inércia
- Exemplos: Passageiro sendo "jogado" para frente ao frear
- Relaciona-se com: Massa do corpo
- Aplicação: Cintos de segurança, airbags
- Experimento: Puxar toalha sem derrubar objetos
AS LEIS DE NEWTON
Princípio da Inércia
"Um corpo em repouso permanece em repouso, e um corpo em movimento permanece em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força resultante atue sobre ele."
Consequência: A inércia é a resistência à mudança do estado de movimento.
Princípio Fundamental da Dinâmica
"A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional à força resultante aplicada e inversamente proporcional à sua massa."
Consequência: A força resultante determina a mudança no movimento.
Princípio da Ação e Reação
"Para toda ação há uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto."
Consequência: As forças sempre ocorrem em pares, nunca isoladas.
FÓRMULA FUNDAMENTAL DA DINÂMICA
Onde:
• FR = Força Resultante (N)
• m = Massa do corpo (kg)
• a = Aceleração adquirida (m/s²)
Interpretação: A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante aplicada e inversamente proporcional à sua massa. Quanto maior a massa, maior a força necessária para produzir a mesma aceleração.
SIMULADOR: FORÇA, MASSA E ACELERAÇÃO
EXEMPLOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Exemplo 1: Frenagem de um Carro
Um carro de 1200 kg viaja a 72 km/h (20 m/s) quando o motorista freia, aplicando uma força constante de 6000 N. Quanto tempo leva para o carro parar?
Dados: m = 1200 kg, v₀ = 20 m/s, v = 0, F = -6000 N (sentido oposto ao movimento)
Solução:
1. Calcular aceleração: a = F/m = -6000/1200 = -5 m/s²
2. Usar equação do MRUV: v = v₀ + a·t
0 = 20 + (-5)·t → t = 20/5 = 4 segundos
Resposta: O carro leva 4 segundos para parar completamente.
Exemplo 2: Lançamento de Foguete
Um foguete de 5000 kg é lançado verticalmente com uma força de propulsão de 75000 N. Qual sua aceleração no momento do lançamento? (Considere g = 10 m/s²)
Dados: m = 5000 kg, Fpropulsão = 75000 N, g = 10 m/s²
Solução:
1. Calcular peso: P = m·g = 5000·10 = 50000 N
2. Força resultante: FR = Fpropulsão - P = 75000 - 50000 = 25000 N
3. Calcular aceleração: a = FR/m = 25000/5000 = 5 m/s²
Resposta: A aceleração do foguete é de 5 m/s² para cima.
Exemplo 3: Empurrando um Bloco
Uma pessoa empurra um bloco de 50 kg com força de 200 N sobre uma superfície horizontal com atrito (μ = 0,3). Qual a aceleração do bloco? (g = 10 m/s²)
Dados: m = 50 kg, Faplicada = 200 N, μ = 0,3, g = 10 m/s²
Solução:
1. Calcular força normal: N = m·g = 50·10 = 500 N
2. Calcular força de atrito: Fatrito = μ·N = 0,3·500 = 150 N
3. Força resultante: FR = 200 - 150 = 50 N
4. Calcular aceleração: a = FR/m = 50/50 = 1 m/s²
Resposta: O bloco acelera a 1 m/s² na direção da força aplicada.
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