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Física do ensino médio
Curso: Física do ensino médio > Unidade 1
Lição 1: Força, massa e aceleraçãoRevisão da segunda lei de Newton
Reveja conceitos-chave, equações e habilidades necessárias para compreender a segunda lei de Newton, inclusive como analisar o movimento nas direções x e y de forma independente.
Termos-chave
| Termo (símbolo) | Significado |
|---|---|
| \Sigma | A letra maiúscula grega sigma. Ela significa “soma de” ou “somatório”. |
| \Sigma, F, with, vector, on top | A soma das forças, também escrita como F, with, vector, on top, start subscript, start text, r, e, s, u, l, t, a, n, t, e, end text, end subscript. |
| Aceleração | A taxa de variação da velocidade por uma determinada unidade de tempo. Um objeto está acelerando se sua velocidade estiver variando. |
| Sistema | A coleção de objetos de interesse em um problema. Os sistemas podem ser fechados ou abertos e podem ser isolados ou não. |
| Equilíbrio | As forças em um sistema são balanceadas. Quando F, with, vector, on top, start subscript, start text, r, e, s, u, l, t, a, n, t, e, end text, end subscript, equals, 0, o sistema não está acelerando e a velocidade é constante. A velocidade é zero quando um sistema estiver em equilíbrio estático, e a velocidade é constante e diferente de zero quando um sistema estiver em equilíbrio dinâmico. |
Equações
| Equação | Significado dos símbolos | Significado em palavras |
|---|---|---|
| a, with, vector, on top, equals, start fraction, \Sigma, F, with, vector, on top, divided by, m, end fraction, equals, start fraction, F, with, vector, on top, start subscript, start text, r, e, s, u, l, t, a, n, t, e, end text, end subscript, divided by, m, end fraction | a, with, vector, on top é a aceleração, \Sigma, F, with, vector, on top é a força externa resultante e m é a massa do sistema. | A aceleração é a força resultante dividida pela massa do sistema. |
A segunda lei de Newton
A segunda lei de Newton diz que a aceleração e a força externa resultante são diretamente proporcionais e que há uma relação inversamente proporcional entre aceleração e massa. Por exemplo, uma força grande em um objeto pequeno faz com que ele tenha uma grande aceleração, mas uma força pequena em um objeto grande faz com que ele tenha uma aceleração muito pequena. Além disso, a força e a aceleração estão na mesma direção.
A equação da segunda lei de Newton é:
Também podemos reorganizar a equação para calcular a força resultante:
Em que a, with, vector, on top é a aceleração, \Sigma, F, with, vector, on top é a força externa resultante e m é a massa do sistema.
Resolução de problemas usando a segunda lei de Newton
Para usar a segunda lei de Newton, desenhamos um diagrama de corpo livre para identificar todas as forças e suas direções. É importante alinhar nosso sistema de coordenadas para que a direção da aceleração seja paralela a um dos nossos eixos.
As direções x e y são perpendiculares e analisadas de forma independente. Em outras palavras, para a direção x, podemos escrever:
E para a direção y, podemos escrever:
A equação da segunda lei de Newton pode ser reescrita para calcular a massa, a aceleração ou a força desconhecida.
O que mais devo saber sobre a segunda lei de Newton?
- O equilíbrio entre as forças pode fazer com que a força resultante de um objeto seja zero. Diversas forças podem agir sobre um objeto. Se as forças estiverem em equilíbrio, a força resultante será zero e a aceleração do objeto também será zero.
- Há limitações para as leis de Newton. As leis de Newton são excelentes para modelar nossa experiência de mundo. Quando começamos a investigar objetos que estão se aproximando da velocidade da luz ou que estão em escala atômica, as leis de Newton já não são mais precisas. Os físicos precisaram propor modelos adicionais para essas situações.
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