Leis de Newton

Cartões · 53

Primeira Lei de Newton (Enunciado)

Um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme a menos que seja compelido a mudar seu estado por forças aplicadas sobre ele.

Primeira Lei de Newton (Fórmula)

Se a força resultante é nula (ΣF = 0), a aceleração é zero (a = 0) e a velocidade vetorial permanece constante (v = cte).

Segunda Lei de Newton (Enunciado Geral)

A taxa temporal de variação do momento linear de um corpo é diretamente proporcional à força resultante aplicada sobre ele e ocorre na direção dessa força.

Segunda Lei de Newton (Fórmula com Momento Linear)

F_res = dp/dt, onde p = m · v representa o momento linear ou quantidade de movimento.

Segunda Lei de Newton (Fórmula com Massa Constante)

F_res = m · a, onde m é a massa inercial do corpo e a é a aceleração adquirida.

Terceira Lei de Newton (Enunciado)

A toda ação sempre corresponde uma reação igual e contrária; as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos.

Terceira Lei de Newton (Fórmula)

F_A,B = -F_B,A, indicando que a força exercida pelo corpo A em B tem a mesma intensidade e direção, mas sentido oposto à força exercida por B em A.

Conceito de Inércia

Propriedade inerente à matéria que mede a resistência de um corpo a qualquer variação em seu estado de movimento ou repouso.

Massa Inercial

Medida quantitativa da inércia de um corpo, dada formalmente pela razão m = |F| / |a|.

Referencial Inercial

Sistema de referência no qual a Primeira Lei de Newton é válida e corpos livres de forças externas não sofrem aceleração.

Referencial Não Inercial

Sistema de referência acelerado em relação a um referencial inercial, exigindo a inclusão de forças fictícias (inerciais) para aplicar F = m · a.

Força Resultante

Soma vetorial de todas as forças individuais que atuam sobre uma partícula: F_res = Σ F_i = F_1 + F_2 + ... + F_n.

Unidade de Força no SI (Newton)

1 Newton (N) é a força que confere a uma massa de 1 kg a aceleração de 1 m/s²: 1 N = 1 kg·m/s².

Equilíbrio Estático

Estado em que um corpo permanece em repouso e a resultante das forças que atuam sobre ele é nula: ΣF = 0 e v = 0.

Equilíbrio Dinâmico

Estado de movimento com velocidade vetorial constante em linha reta, ocorrendo quando a força resultante é nula: ΣF = 0 e v ≠ 0.

Força Peso (Definição)

Força atrativa exercida pela gravidade de um corpo celeste sobre uma massa em sua proximidade.

Força Peso (Fórmula)

P = m · g, onde m é a massa e g é a aceleração da gravidade local.

Força Normal (Definição)

Força de contato perpendicular à superfície de apoio exercida sobre um corpo, originada da repulsão intermolecular.

Força Normal em Superfície Horizontal Plana

N = P = m · g (em equilíbrio vertical sem outras forças inclinadas aplicadas).

Força Normal em Plano Inclinado de Ângulo θ

N = m · g · cos(θ), equilibrando a componente perpendicular do peso.

Componente Tangencial do Peso no Plano Inclinado

P_x = m · g · sen(θ), responsável por acelerar o corpo ao longo da rampa na ausência de atrito.

Força de Tração (Tensão)

Força transmitida através de uma corda, cabo ou fio inextensível ideal quando submetido a uma carga em suas extremidades.

Força Elástica (Lei de Hooke)

F_el = -k · Δx, onde k é a constante elástica da mola e Δx é a deformação sofrida em relação ao comprimento natural.

Força de Atrito Estático Máximo

f_e,max = μ_e · N, onde μ_e é o coeficiente de atrito estático e N é a intensidade da força normal.

Força de Atrito Cinético (Dinâmico)

f_c = μ_c · N, onde μ_c é o coeficiente de atrito cinético, atuando em sentido oposto ao deslizamento relativo.

Relação entre Coeficientes de Atrito

μ_e > μ_c para o mesmo par de superfícies em contato, indicando que romper o repouso exige maior força do que manter o movimento.

Força Centrípeta (Definição)

Componente resultante da força que atua perpendicularmente à velocidade em trajetórias curvas, direcionada ao centro da curva.

Força Centrípeta (Fórmula)

F_cp = m · a_cp = m · (v² / R) = m · ω² · R, onde v é a velocidade escalar, ω a angular e R o raio de curvatura.

Aceleração Centrípeta

a_cp = v² / R, que altera unicamente a direção do vetor velocidade, mantendo sua magnitude constante no MCU.

Aceleração Tangencial

a_t = dv/dt, componente que altera o módulo da velocidade escalar em movimentos curvilíneos variados.

Momento Linear (Quantidade de Movimento)

p = m · v, grandeza vetorial que expressa o produto da massa de uma partícula pela sua velocidade vetorial.

Impulso de uma Força Constante

I = F · Δt, grandeza vetorial definida pelo produto da força média aplicada pelo intervalo de tempo de aplicação.

Impulso de uma Força Variável

I = ∫ F dt no intervalo de t_1 a t_2, numericamente igual à área sob a curva do gráfico F versus t.

Teorema do Impulso

I_res = Δp = p_final - p_inicial, indicando que o impulso da força resultante é igual à variação da quantidade de movimento.

Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento

Se a força externa resultante sobre um sistema isolado é nula (ΣF_ext = 0), então p_total = constante.

Colisão Perfeitamente Elástica

Colisão na qual a quantidade de movimento linear e a energia cinética total do sistema se conservam (coeficiente de restituição e = 1).

Colisão Perfeitamente Inelástica

Colisão na qual os corpos se movem juntos com a mesma velocidade final após o impacto, havendo perda máxima de energia cinética (e = 0).

Coeficiente de Restituição (e)

e = |v_afastamento| / |v_aproximação|, razão adimensional entre as velocidades relativas após e antes da colisão.

Diagrama de Corpo Livre (DCL)

Representação esquemática de um corpo isolado de seu entorno com todas as forças externas atuantes desenhadas como vetores.

Forças de Par Ação e Reação se Anulam?

Não, pois o par de ação e reação atua sempre em corpos diferentes e, portanto, nunca pode ser somado para o mesmo corpo.

Lei da Gravitação Universal de Newton (Enunciado)

Dois corpos atraem-se com força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Lei da Gravitação Universal de Newton (Fórmula)

F_g = G · (m_1 · m_2) / r², onde G é a constante de gravitação universal e r a distância entre os centros de massa.

Constante de Gravitação Universal (G)

G ≈ 6,674 × 10⁻¹¹ N·m²/kg², constante fundamental que determina a intensidade das interações gravitacionais.

Campo Gravitacional Superficial (g)

g = G · M / R², onde M é a massa do planeta e R é o seu raio médio.

Velocidade Orbital Circular

v_orb = √(G · M / r), velocidade escalar necessária para manter uma órbita circular estável de raio r em torno de uma massa M.

Velocidade de Escape

v_esc = √(2 · G · M / R), velocidade mínima para uma massa escapar da atração gravitacional sem propulsão adicional.

Centro de Massa para Partículas Discretas

R_cm = (Σ m_i · r_i) / (Σ m_i), ponto geométrico cuja aceleração responde exclusivamente à soma das forças externas: ΣF_ext = M_total · a_cm.

Força Inercial de Arraste (Fictícia)

F_inercial = -m · a_ref, força aparente que surge em um referencial não inercial com aceleração linear a_ref.

Força Centrífuga (Referencial Girante)

F_cf = m · ω² · r, força fictícia radialmente direcionada para fora sentida em um referencial em rotação com velocidade angular ω.

Força de Coriolis

F_cor = -2 · m · (ω × v_rel), força inercial perpendicular à velocidade relativa de um objeto em movimento dentro de um referencial em rotação.

Força de Resistência do Ar (Regime Linear / Baixa Velocidade)

F_d = -b · v, força de arrasto proporcional à velocidade escalar para números de Reynolds baixos (Lei de Stokes).

Força de Resistência do Ar (Regime Quadrático / Alta Velocidade)

F_d = (1/2) · C_d · ρ · A · v², onde C_d é o coeficiente de arrasto, ρ a densidade do fluido e A a área da seção reta.

Velocidade Limite (Terminal)

v_t = √((2 · m · g) / (C_d · ρ · A)), velocidade atingida em queda livre quando o módulo da força de arrasto iguala a força peso.