Física - Leis de Newton (Física Mecânica)

Bom... Comecemos pelo inicial da Física estudada no ensino fundamental, e aprofundada no ensino médio, a física mecânica, que consiste em algumas regras muito utilizadas para o calculo de velocidade, aceleração e etc, de corpos em movimento, onde nos traz alguns exemplos do cotidiano de muitas pessoas, assim sendo algo relativamente presenciado por todos.

Temos um cientista que fez muita diferença nesta área por suas pesquisas e seus resultados com elas, Isaac Newton (1643-1727), grande cientista da época, e muito perseguido por motivos de intrigas com o catolicismo, que naquela época mandava na ciencia em si.


Temos como sua Primeira Lei, a Inercia, que simplificando tem como fundamento:

• Um corpo em movimento permanece em movimento até que uma força contraria e de mesmo valor o faça parar;
• Um corpo parado permanece parado até que uma força o faça se movimentar.

Sendo como complemento para as duas leis seguintes. A segunda lei, a Dinâmica diz:

•  A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida.

E temos a terceira lei, Ação e Reação:

• A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas.

Nisto chegamos a algumas situações referentes as três leis de Newton, a aplicação de alguns conceitos trabalhados por ele, para chegar a resultados da Força aplicada em objetos, a Velocidade que eles se moviam e a Aceleração que eles tinham. Nisto surge algumas formulas, que mesmo que alguns tenham muitas dificuldades para conseguir aprende-las, são simples e de uma forma, rápidas de aplicá-las em questões.

Temos as seguintes formulas:

v = Δs
       Δt

a = Δv
      Δt

f = m * a

p = m * g

Tendo como seus significados:

v = Velocidade
Δs = Variação de Espaço, tendo o valor da diferença do fim para o inicio da distância a ser calculado
Δt = Variação do tempo, tendo como valor a diferença do fim par ao inicio do tempo a ser calculado
Δv = Variação de velocidade, sendo diferença da velocidade calculada
a = Aceleração
f = Força
m = Massa
p = Força peso
g = Gravidade

E temos a escrita por extenso das treis variações:

Δs = S1 - S0
Δt = T1 - T0
Δv = V1 - V0

E suas unidades:

v = m/s ou k/h
s = metros ou quilometros ( m, km )
t = seg, ou hora
f = Newton ( N )
p = Newton ( N )
g = 9.8 m/s², mais para alguns calculos é 10 m/s²
a = m/s² ou k/h²
m = gramas, quilogramas ( g, kg )

Hoje, foi falado um pouco sobre a Física Mecânica, mais antes de finalizar, irei passar alguns exemplos para vocês saberem como é realizado o calculo, mais por hora, irei focar em apenas calculos de força, velocidade e aceleração, por conta de não ter no momento um material melhor para proceguir com força peso.. =/

Exemplo:

1) Um carro se move do KM 5 até o KM 45 em 40 minutos, qual é a velocidade deste carro em KM/H? E calcule a aceleração dele.

a) Iremos realizar o calculo da velocidade do carro.
Dados:
s1 = 5 KM
s2 = 45 KM
t = 40 min
v = ? KM/H

Primeiramente, analisamos os dados, e logo vimos que temos que converter 40 minutos em hora, para poder realizar a conta:

1 hora tem 60 minutos
quantas horas tem 40 min?

Vamos fazer regra de Tres:

1h ------- 60 min
         X
x -------- 40 min

1*40 = 60x
60x = 40
x = 40 / 60
x = 0,6 horas

Como o resultado é uma dizima períodica, aproximamos com apenas uma casa decimal, ficando 0,6. Isto será abordado em breve na matéria de matemática.

Bom, já temos o quanto vale o t em horas, agora vamos para a formula:

v = Δs / Δt

sabendo que temos 2 valores para s, então fazemos a diferença deles:

v = s1 - s2 / Δt
v = 45 - 5 / Δt
v = 40 / Δt

Agora vamos subistituir o valor de Δt para 0,6

v = 40 / 0,6
v = 66,6 KM/h

Nota: por termos feito a divisão por numero aproximado, este resultado é aproximado também.

b) Agora vamos calcular a aceleração do carro.

Dados:
a = ? km/h²
Δv = 66,6 km/h
Δt = 0,6 h

Vamos pegar a formula da aceleração:

a = Δv / Δt

e subistituimos os dados na formula:

a = 66,6 / 0,6
a = 111 KM/h²

Pronto, chegamos nos resultados, tendo o valor da Velocidade: 66,6 Km/h e da Aceleração: 111 Km/h²


2) Uma corpo de 20 Kg, é empurrado com velocidade de 10m/s por uma distância de 15 m, calcule:

a) O tempo.
b) a aceleração.
c) a força aplicada sobre o corpo.

Bom, vamos começar resolvendo a questão a.

a) dados:
Δv = 10m/s
Δs = 15 m
Δt = ? s

Aplica-se a formula da velocidade:

v = Δs / Δt
10 = 15 / Δt

Agora nós passamos Δt para o outro lado da igualdade, ele estava dividindo o Δs e vai para o outro lado multiplicando o 10 ( v )

10*Δt = 15

Passamos 10( v ) para o outro lado da igualdade, fazendo ele dividir o 15 ( s )

Δt = 15/10
Δt = 1,5 s

b) Dados:
Δv = 10 m/s
Δt = 1,5 s
a = ? m/s²

Vamos aplicar a formula:

a = Δv / Δt
a = 10 / 1,5
a = 6,6 m/s²

c) Vamos agora calcular a força:
Dados:
m = 20 Kg
a = 6.6 m/s²
f = ? N

Vamos pegar agora a formula da força:

f = m * a

e substituaremos os dados obtidos no enunciado do exercicio e os resultados anteriores:

f = 20 * 6,6
f = 132 N

Resultado: o corpo foi movido a velocidade de 1,5m/s, com aceleração de 6,6m/s² e com força de 132 N.