A 2ª lei de Newton
A segunda lei de Newton é a lei fundamental da Mecânica. A partir dela e através de métodos matemáticos, podemos fazer previsões (velocidade e posição, por exemplo) sobre o movimento dos corpos.
Qualquer alteração da velocidade de uma partícula é atribuída, sempre, a um agente denominado força. Basicamente, o que produz mudanças na velocidade são forças que agem sobre a partícula. Como a variação de velocidade indica a existência de aceleração, é de se esperar que haja uma relação entre a força e a aceleração. De fato, Sir Isaac Newton percebeu que existe uma relação muito simples entre força e aceleração, isto é, a força é sempre diretamente proporcional à aceleração que ela provoca:
onde m é a massa do corpo.
Esta relação simples entre força e aceleração é conhecida como a 2ª Lei de Newton.
Para aumentar ou diminuir a velocidade de um carro, é necessária a aplicação de uma força resultante diferente de zero.
Forças resultantes mais intensas provocam variações mais rápidas na velocidade, ou seja, maiores acelerações.
Para parar um veículo, por exemplo, é necessária a aplicação de uma força resultante contrária ao sentido do movimento, usualmente pela ação de forças de atrito - dos freios sobre as rodas e dos pneus sobre o asfalto.
No simulador apresentado, o carro foi freado até parar. Ao acionar os freios, uma força constante atuou sobre o veículo no sentido oposto ao do movimento, o que vai produzir uma aceleração negativa (ou desaceleração).
Para calcular o valor da aceleração escalar média, a aceleração é considerada como uma grandeza escalar. A aceleração é, no entanto, uma grandeza vetorial – apresenta módulo, direção e sentido. Ela mede as alterações que ocorrem com o vetor velocidade num intervalo de tempo.
Quando não há necessidade de se preocupar com as variações na direção e no sentido do vetor velocidade, podemos focar a atenção somente nas variações do módulo, avaliando somente o que ocorre com o seu módulo (aceleração escalar).
Acelerar, na física, tem um significado diferente daquele utilizado no dia-a-dia. Na linguagem popular, o termo "acelerar" costuma ser empregado nas situações em que um motorista simplesmente pisa no pedal do acelerador. Em determinadas situações, mesmo que o motorista "pise no acelerador", o carro não altera sua velocidade - logo, ele não "acelera" fisicamente. Deve-se tomar um cuidado com a linguagem.
Em uma corrida de arrancada, o piloto "pisa no acelerador" e o carro também apresenta uma aceleração no sentido físico. Mas nem sempre pisar no acelerador implica em "acelerar" fisicamente.
ATIVIDADES:
Atividade 1:Observando a simulação:
a) Qual a velocidade inicial?
b) Qual a aceleração do carro?
c) Qual a aceleração do caminhão?
d) Em qual tempo houve o choque com o caminhão? Qual é a posição?
e) Reproduza o gráfico da velocidade(v) em função do tempo(t).
f) Calcule a posição(s) e tempo (t) se:
• Velocidade inicial = 20 m/s
• Aceleração do carro = 15 m/s²
Atividade 2:Um carro viaja a 30 m/s e, a 150 metros dele, há um obstáculo. Ele precisa parar para evitar a colisão. Qual é a menor aceleração (o módulo) que o automóvel deve ter para evitar o acidente?
( ) 1,5 m/s²
( ) 3,0 m/s²
( ) 6,0 m/s²
Atividade 3:
Um carro anda a 25 m/s, quando o motorista avista um obstáculo à frente. Ele leva dois segundos para acionar os freios. Do instante em que o motorista viu o obstáculo até o automóvel parar, o deslocamento do veículo foi de 275 metros. Calcule:
a) a aceleração média do carro depois que os freios foram acionados;
b) o tempo total decorrido desde o instante da observação do obstáculo até o repouso.
Atividade 4 :
Um carro está trafegando a 72 Km/h, e para manter essa velocidade, o motorista está pisando no pedal do acelerador. Ao visualizar o sinal vermelho, pisa nos freios e pára completamente em 10 segundos. Analise as alternativas abaixo e marque V para a verdadeiras e F para as falsas:
(V) (F) Quando estava trafegando com velocidade constante, o carro estava sendo acelerado, pois o motorista estava pisando no pedal do acelerador.
(V) (F) O módulo da aceleração média do carro, durante a freada é igual á 7,2 Km/h
s
(V) (F) Durante a frenagem do carro, a sua velocidade diminuiu, em média 2,0m/s a cada segundo.
Atividade 5 :
Um carro parte do repouso e, ao fim de 30s sua velocidade é de 60 m/s. Qual a aceleração escalar média do veículo nesse intervalo de tempo?
(A) 5 m/s²
(B) 6 m/s²
(C) 2 m/s²
(D) 4 m/s²
(E) 1 m/s²
Atividade 6 :
Calcule a aceleração escalar média de um trem que tem sua velocidade aumentada de 36 km/h para 54 km/h em 2s.
(A) 2 m/s²
(B) 3 m/s²
(C) 2,5 m/s²
(D) 5 m/s²
(E) 4 m/s²
Atividade 7:
Um objeto desloca-se por uma rampa inclinada com aceleração escalar média de 2 m/s . Se esse objeto parte do repouso e leva 5 s para chegar ao final da rampa, qual é a sua velocidade?
(A) 5 m/s
(B) 10 m/s
(C) 4 m/s
(D) 15 m/s
(E) 2 m/s
Atividade 8:
Para:
Massa = 2Kg Força = 5N
a) Calcule:
• A aceleração
• Trace o gráfico da velocidade em função do tempo.
b) Encontre a aceleração para cada valor de F(N) e M(kg) que a tabela oferece.
c) Trace o gráfico da força resultante em função da aceleração, conforme demonstração.
d) Com base nas simulações anteriores, procure montar a expressão correta para a Segunda Lei de Newton.
a = Aceleração
m = Massa
F = Força
Atividade 9:
Esboce o gráfico que representa as definições a baixo:
a) Quanto maior a força resultante sobre um corpo, mais rapidamente seu estado de movimento é alterado. Enfim, quanto maior a força resultante, maior é a aceleração que ele adquire.
b) Quanto maior a massa de um corpo, maior sua inércia - é mais difícil alterar seu estado de movimento. Enfim, quanto maior a sua massa, menor a aceleração que ele adquire.
Atividade 10:
a) Com base na tabela da velocidade em função do tempo, responda:
• Qual a velocidade da bola aos 4 segundos?
• Trace o gráfico de v(m/s) em função de t(s) ?
b) Encontre a aceleração para cada valor de F(N) e M(kg) que a tabela oferece.
c) Trace o gráfico da massa em função da aceleração, conforme demonstração.
Links
http://www.screencast.com/t/OM58gLOPS8gs
http://www.educar.sc.usp.br
http://www.fisicainterativa.com
