As Leis de Newton - aplicações

As leis de Newton mudaram a maneira de como o homem encara o universo. Vamos entender melhor as três leis de Newton com suas aplicações.

No estudo da mecânica, mais precisamente da dinâmica, vamos encontrar vários exercícios envolvendo blocos em movimento. A proposta deste texto é apresentar alguns destes problemas e outras aplicações das leis de Newton. Para entender melhor este conteúdo são necessárias as leituras: Cinemática, Leis de Newton e dinâmica.

Primeiro exercício:

Um bloco de 2 kg é empurrado por uma força de 20N. Qual a aceleração deste bloco?
Observando o desenho as forças que atuam no bloco são:
Força peso (P) – força referente à aceleração gravitacional.

Força normal (N) – referente à reação normal a força peso.

força F (F) – força que empurra o bloco.

Sabemos que a força normal tem a mesma intensidade e a mesma direção da força peso, mas o sentido é oposto ao sentido da força peso. Logo, estas forças se anulam, e a resultante das forças no corpo é a força F=20N.

A resultante das forças em um corpo é dada por F_R = m. a , de acordo com a segunda lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica (PFD).

Sendo assim, a aceleração é dada por:

a = F/m
a = 20/2
a = 10 m/s²

É importante lembrar que utilizamos aqui o sistema internacional de unidades.

Este foi um exercício simples, onde era apenas necessária a aplicação da segunda lei de Newton. Agora vamos resolver um exercício um pouco mais elaborado.

Segundo exercício:

O sistema abaixo é puxado por uma força de 50N. Sabendo que os blocos A e B têm massas iguais a 20 Kg e 30Kg respectivamente, determine a força de tensão no fio que une os blocos.
Nos exercícios com mais de um bloco podemos aplicar a segunda lei de Newton a cada um dos blocos e, também ao sistema considerando a soma das massas.

Para visualizar melhor o exercício vamos refazer o desenho colocando todas as forças envolvidas.
Sabendo que as forças peso (P) e normal (N) se anulam, a resultante das forças no corpo A é dada por:

F_R=F-T

Ou

F_R=m_a . a

Sendo F a força que puxa o sistema e T a força tensora do fio, precisamos, em primeiro lugar, encontrar o valor da aceleração do sistema (a) e então descobrir o valor da resultante das forças no corpo A.

A aceleração do sistema é dada por:

F = m . a

Sendo F a força que puxa o sistema e m a soma das massas que constituem o sistema, temos:

F = (m_a +m_b) . a
50 = (20 +30). a
50 = 50 . a
50 / 50 = a
1 = a
a = 1 m/s²

Sabendo a aceleração do sistema, podemos encontrar a resultante das forças no corpo A e, em seguida, a força T que tenciona o fio:

F_R=m_a . a
F_R = 20 . 1
F_R = 20 N

Então,

F_R=F-T
20 = 50 – T
T + 20 = 50
T = 50 – 20
T = 30 N

A força T que tenciona o fio é igual a 30 N.

Nos próximos exercícios resolveremos mais exercícios com aplicações das leis de Newton, até mais!