h2: Dinâmica: Força Resultante e Leis de Newton

Força Resultante

Dificilmente um corpo está sujeito a apenas uma força. Quando várias forças atuam sobre um corpo, cada uma delas exerce um efeito. O resultado dos efeitos de todas as forças é igual ao de uma única força: a força resultante.

Chama-se força resultante (F_R) do conjunto de forças que atuam no mesmo corpo uma força equivalente a esse conjunto. Corresponde à soma vetorial de todas as forças.

Cálculo da Intensidade da Força Resultante (F_R)

A intensidade da força resultante (F_R) calcula-se de modos diferentes, dependendo da direção e sentido das forças aplicadas:

• Mesma direção e mesmo sentido:
  F_R = Soma das intensidades das forças
• Mesma direção e sentidos opostos:
  F_R = Diferença das intensidades das forças
• Direções perpendiculares entre si:
  F_R calcula-se aplicando o Teorema de Pitágoras.

Leis de Newton

1ª Lei de Newton: Lei da Inércia

Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme se o conjunto de forças que nele atuam tiver resultante nula.

2ª Lei de Newton: Lei Fundamental da Dinâmica

A aceleração (a) adquirida por um corpo de massa (m) é diretamente proporcional à resultante das forças (F_R) que sobre ele atuam.

A força e a aceleração são grandezas físicas vetoriais, e a massa do corpo é uma grandeza física escalar sempre positiva.

A aceleração adquirida por um corpo tem a mesma direção e sentido que a força resultante que atua no corpo.

F_R = m × a

Unidades no Sistema Internacional (SI): F_R (N) = m (kg) × a (m/s²)

Relação entre F_R e o Movimento

• Num movimento retilíneo acelerado, como a aceleração tem o sentido do movimento, a força resultante também tem o mesmo sentido do movimento.
• Num movimento retilíneo retardado, como a aceleração tem o sentido contrário ao do movimento, a força resultante também tem o sentido contrário ao do movimento.

Para uma mesma força aplicada, a massa de um corpo e o valor da aceleração por ele adquirida são inversamente proporcionais.

Peso e Aceleração Gravítica

O peso (P) e a aceleração gravítica (g) relacionam-se da seguinte maneira:

P = m × g (Peso = Massa × Valor da Aceleração Gravítica)

3ª Lei de Newton: Lei da Ação-Reação

Quando um corpo exerce uma força sobre o outro, o segundo exerce também uma força sobre o primeiro. Qualquer uma das duas forças constitui um par ação-reação.

As forças que constituem um par ação-reação podem atuar por contacto ou à distância e são assim caracterizadas:

• Têm a mesma direção.
• Têm a mesma intensidade.
• Têm sentidos opostos.
• Estão aplicadas em corpos diferentes (uma em cada corpo).