Dinâmica | Recomposição de Aprendizagem

Esta trilha de Recomposição de Aprendizagem vai te guiar pelo fascinante mundo da Dinâmica, a área da Física que estuda o movimento e suas causas.

Vamos começar pelos conceitos fundamentais, como força, massa e aceleração, e avançaremos para temas mais complexos, como as Leis de Newton.

Por fim, os exercícios sugeridos vão te ensinar a aplicar esses conceitos em diversas situações, garantindo um melhor desempenho no Enem.

Uma breve viagem histórica sobre a Dinâmica

A compreensão do movimento dos corpos é uma das questões que mais intrigou a humanidade ao longo dos séculos. Filósofos e cientistas de diversas épocas dedicaram-se a desvendar os mistérios por trás das mudanças de estado de repouso para movimento e vice-versa.

Aristóteles, um dos mais influentes pensadores da antiguidade, acreditava que o estado natural de um objeto era o repouso. Para ele, um corpo só se mantinha em movimento enquanto houvesse uma força atuando sobre ele. Essa ideia predominou por quase dois mil anos, até que, no século XVII, um novo olhar sobre o movimento começou a surgir.

O físico italiano Galileu Galilei foi um dos primeiros a questionar as ideias aristotélicas. Através de experimentos com planos inclinados e pêndulos, Galileu observou que um objeto em movimento tende a permanecer em movimento, na ausência de forças externas. Essa observação foi fundamental para o desenvolvimento da mecânica clássica.

Videoaula sobre a 1° Lei de Newton

Imagem: Retrato de Isaac Newton por Godfrey Kneller.

Isaac Newton, baseando-se nos trabalhos de Galileu e de outros cientistas, formulou as três leis de Newton, que revolucionaram a física e a nossa compreensão do universo.

Assista à videoaula com a explicação sobre a Primeira Lei de Newton, com o professor Flaverson Messias Batista:

1ª Lei de Newton: princípio da inércia

Como visto em nosso vídeo, em sua primeira lei , conhecida como Princípio da Inércia, Newton formaliza a ideia de Galileu:

• Princípio da Inércia: todo corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja obrigado a mudar esse estado por forças impressas sobre ele.  

O que significa o princípio da inércia? Em termos mais simples, ele nos diz que os objetos tendem a “manter o status quo”.

Se um objeto está parado, ele tende a permanecer parado, a menos que alguma força o faça mover. Da mesma forma, se um objeto está se movendo em linha reta com velocidade constante, ele continuará se movendo dessa forma, a menos que alguma força o faça mudar de direção ou de velocidade.

Como exemplos, podemos citar:

• Um passageiro dentro de um ônibus: quando o ônibus freia bruscamente, o passageiro tende a continuar se movendo para frente, devido à inércia.
• Um copo sobre uma mesa: o copo permanece em repouso sobre a mesa, a menos que seja empurrado ou puxado.
• Uma bola rolando em um campo: a bola continua rolando até que o atrito com o chão e a resistência do ar a façam parar.

O princípio da inércia tem inúmeras aplicações em diversas áreas do conhecimento. Algumas delas são:

• Engenharia: na construção de edifícios e pontes, é fundamental levar em consideração a inércia dos materiais para garantir a segurança das estruturas.
• Aeronáutica: o Princípio da Inércia é fundamental para o projeto e construção de aeronaves, que precisam ser capazes de resistir às forças que atuam sobre elas durante o voo.
• Astronáutica: na exploração espacial, a inércia é um fator crucial para o lançamento e a manobra de satélites e espaçonaves.

Lembre-se de que esse princípio é um conceito fundamental da Física, que nos ajuda a compreender o movimento dos corpos.

Ao longo dos séculos, essa ideia foi refinada e aplicada em diversas áreas do conhecimento, contribuindo para o desenvolvimento da tecnologia e da sociedade como um todo. Ao entender a inércia, podemos explicar fenômenos do cotidiano e tomar decisões mais seguras e eficientes em diversas situações.

Videoaula sobre a 2ª Lei de Newton

A 2ª Lei de Newton, também conhecida como Princípio Fundamental da Dinâmica, estabelece uma relação direta entre a força resultante aplicada a um corpo e a aceleração que esse corpo adquire.

Saiba mais sobre esta lei na videoaula a seguir, com o professor Flaverson:

2ª Lei de Newton: princípio da dinâmica

Como vimos no vídeo acima, podemos dizer que a lei da dinâmica se traduz da seguinte forma: quanto maior a força aplicada a um objeto, maior será a aceleração que ele experimentará. E, matematicamente, essa lei pode ser expressa como:

F = m.a

Onde:

• F: força resultante (em newtons, N)
• m: massa do corpo (em quilogramas, kg)
• a: aceleração do corpo (em metros por segundo ao quadrado, m/s²)

Para entendermos melhor a aplicação desse conceito, vejamos alguns exemplos:

1. Um carro de 1000 kg acelera de 0 a 20 m/s em 5 segundos. Qual a força resultante aplicada ao carro?

Sabemos que:

• Massa = 1000kg
• Velocidade inicial = 0m/s
• Velocidade final = 20m/s
• Variação do tempo = 5s

Então primeiramente, podemos calcular o valor da aceleração:

E, em seguida, calculamos  o valor da força:

F = m . a = 1000 . 4 = 4000N

Logo, o valor da força é de 4000N

2. Uma força de 50 N é aplicada a um corpo de 2 kg. Qual a aceleração adquirida pelo corpo?

Sabemos que:

• Força = 50N
• Massa do corpo = 2kg

Podemos então achar o valor da aceleração utilizando a fórmula:

F = m.a∴a = Fm = 50/2 = 25m/s2

Logo, o corpo adquire uma aceleração de 25 m/s².

3. Um corpo de massa desconhecida, sob a ação de uma força de 30 N, adquire uma aceleração de 6 m/s². Qual é o valor da massa do corpo?

Sabemos que:

• Força = 30N
• Aceleração = 6 m/s2

Podemos então achar o valor da aceleração utilizando a fórmula:

F = m.a∴m = Fa = 30/6 = 5kg

Portanto, a massa do corpo é de 5 quilogramas.

Observe que a 2ª Lei de Newton possui inúmeras aplicações em diversas áreas do conhecimento, como:

• Engenharia: no projeto de estruturas, veículos e máquinas, a 2ª Lei é fundamental para calcular as forças necessárias para mover ou deformar objetos.
• Física: é a base para o estudo de diversos fenômenos, como o movimento dos planetas, o lançamento de projéteis e a dinâmica dos fluidos.
• Esporte: a 2ª Lei explica como a força aplicada a uma bola ou a um corpo humano influencia sua trajetória e velocidade.
• Cotidiano: ao empurrar um objeto, ao frear um carro ou ao levantar um peso, estamos aplicando a 2ª Lei de Newton.

Dessa forma, podemos afirmar que a 2ª Lei de Newton é uma ferramenta poderosa para entender e quantificar as interações entre os corpos e as forças que atuam sobre eles. Ao relacionar a força resultante com a massa e a aceleração de um objeto, essa lei nos permite prever e analisar o movimento dos corpos em diversas situações.

Videoaula sobre a 3ª Lei de Newton

A 3ª Lei de Newton, também conhecida como Princípio da Ação e Reação, é fundamental para a compreensão das interações entre os corpos.

Ela estabelece que para toda força de ação, existe uma força de reação de mesma intensidade, mesma direção, mas sentido oposto. Em outras palavras, as forças sempre ocorrem aos pares.

Para entender melhor, veja a explicação do professor Flaverson na videoaula a seguir:

3ª Lei de Newton: princípio da ação e reação

Agora, para fixarmos o conteúdo, vejamos o Enunciado da terceira Lei de Newton:

“A toda ação corresponde uma reação de igual intensidade e direção, mas de sentido oposto.”

Novamente, vejamos alguns exemplos para entender melhor o conceito:

1. Um homem empurra uma parede: Ao empurrar a parede, o homem exerce uma força sobre ela (ação). A parede, por sua vez, exerce uma força de igual intensidade, mas em sentido oposto, sobre o homem (reação). É por isso que o homem não consegue mover a parede, pois as forças se anulam.

Retirado em: https://www.passeidireto.com/arquivo/100032377/3-lei-de-newton 

2. Um foguete: Ao queimar combustível, o foguete expele gases para trás com grande força (ação). De acordo com a 3ª Lei de Newton, os gases exercem uma força de igual intensidade, mas em sentido oposto, sobre o foguete, impulsionando-o para frente.

Retirado em: https://www.makerzine.com.br/educacao/foguete-a-alcool/ 

A 3ª Lei de Newton possui diversas aplicações em diversas áreas do conhecimento, como:

• Engenharia: na construção de pontes, edifícios e máquinas, é fundamental considerar as forças de ação e reação para garantir a segurança das estruturas.
• Física: é a base para o estudo de diversos fenômenos, como o movimento dos planetas, as colisões entre objetos e a propulsão de veículos.
• Esporte: em diversos esportes, como o tênis e o futebol, a 3ª Lei de Newton explica como a força aplicada a uma bola ou a um corpo humano gera uma força de reação que influencia o movimento do objeto.
• Cotidiano: ao andar, saltar ou nadar, estamos aplicando a 3ª Lei de Newton, pois a força que exercemos sobre o chão, a água ou o ar gera uma força de reação que nos impulsiona para frente.

Importante:

• As forças de ação e reação sempre atuam em corpos diferentes.
• As forças de ação e reação nunca se anulam, pois atuam em corpos diferentes.
• A 3ª Lei de Newton não se aplica a forças internas a um sistema.

A 3ª Lei de Newton é fundamental para entender as interações entre os corpos. Ao compreender que as forças sempre ocorrem aos pares, podemos analisar e prever o movimento de objetos em diversas situações. Essa lei é uma ferramenta essencial para a resolução de problemas em física e engenharia.

Para finalizar essa trilha sobre Dinâmica, resolva os exercícios propostos.

EXERCÍCIOS: 

Questão 1:

Um foguete espacial, com uma massa de 4 toneladas, é impulsionado por seus motores com uma força total de 16.000 Newtons. Qual a aceleração que o foguete adquire no momento do lançamento?

Questão 2:

Um carro de corrida de Fórmula 1, com massa de 2000kg, sai disparado da linha de largada. Se o carro acelerar a 4 metros por segundo a cada segundo, qual a força resultante que o impulsiona para frente?

Questão 3:

Um trenó, deslizando sobre a neve dos Alpes, é puxado por uma força de 40 Newtons. Se, devido a essa força, o trenó adquire uma aceleração de 10 m/s2, qual a massa do trenó e de tudo que ele carrega?

Questão 4 (Vunesp-SP – 2012):

Assinale a alternativa que apresenta o enunciado da Lei de Inércia, também conhecida como Primeira Lei de de Newton. 

a ) Qualquer planeta gira em torno do Sol descrevendo uma órbita elíptica, da qual o Sol ocupa um dos focos.   

b) Dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. 

c) Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário. 

d) A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que nele atuam, e tem mesma direção e sentido dessa resultante. 

e) Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que sobre ele estejam agindo forças com resultante não nulas. 

Questão 5 (Vunesp-SP- 2008):

As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a: 

a) Primeira Lei de Newton. 

b) Lei de Snell. 

c) Lei de Ampère. 

d) Lei de Ohm. 

e) Primeira Lei de Kepler. 

Questão 6 (UFMG – 2014):

Um corpo de massa m está sujeito à ação de uma força F que o desloca segundo um eixo vertical em sentido contrário ao da gravidade. 

Se esse corpo se move com velocidade constante é porque: 

a) A força F é maior do que a da gravidade. 

b) A força resultante sobre o corpo é nula. 

c) A força F é menor do que a da gravidade. 

d) A diferença entre os módulos das duas forças é diferente de zero. 

e) A afirmação da questão está errada, pois qualquer que seja F o corpo estará acelerado porque sempre existe a aceleração da gravidade.  

Gabarito:

Questão 1: 4 m/s²

Questão 2: 8000 N

Questão 3: 4 kg

Questão 4: E

Questão 5: A

Questão 6: B

Compartilhe: