ciências da natureza e suas tecnologias - física ensino médio, 1º ano aplicação da ação e...

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física

Ensino Médio, 1º AnoAplicação da ação e reação

FÍSICA, 1º Ano do Ensino MédioAplicação da Ação e Reação

Vamos começar esse estudo fazendo algumas perguntas ...

Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...

1. Por que não é possível uma pessoa se erguer puxando o seu próprio cabelo?

2. Por que, quando empurramos uma parede, não conseguimos tirá-la do lugar?

3. Por que um foguete precisa de tanto combustível para ser lançado?

4. Por que é tão difícil andar em pisos escorregadios?

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3ª Lei de Newton:PRINCÍPIO DA 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”.

(Isaac Newton - Princípio)

Imagem: Rootology / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

AÇÃOREAÇÃO

REAÇ

ÃOAÇ

ÃO

Imagem: Justin Lebar / GNU Free Documentation License


1. O par ação / reação nunca se equilibra, pois as forças atuam em corpos diferentes.

2. O par aparece instantaneamente, então, qualquer uma das forças pode ser ação ou reação.

Observações:

AB FFBA

Ação ReaçãoImagens SEE-PE. BAAB FF


Alguns exemplos de Ação e Reação

Situações de ação e reação são muito comuns em nosso cotidiano, ocorrem sempre que temos forças em ação e, portanto, em reação.

Imagem: HuzzarTexas Hummingbird / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Imagem: Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Imagem: Adrian Pingstone / Domínio Público


Ao empurrarmos um carro colocando-o em movimento, aplicamos uma força sobre ele. A força de reação do carro está no sentido oposto ao da força aplicada.

Ao chutarmos uma bola, os nossos pés aplicam uma força sobre ela. A força de reação da bola age sobre o pé do jogador. O pé experimenta um movimento de recuo. Experimente chutar uma bola leve e outra pesada, para comparar a reação da bola sobre o seu pé.


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Imagem: Cdang / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Um patinador encostado numa parede ganha impulso, isto é, ele acelera-se ao "empurrar" essa parede com as mãos. O resultado da reação da parede é uma força que o habilita a qualquer aceleração.

Os motoristas usam um pequeno martelo de madeira para testar a pressão dos pneus dos caminhões. Ao batermos nos pneus, exercemos uma força sobre eles. A força de reação dos pneus faz o martelo inverter o sentido do movimento. O motorista sente o retorno e sabe quando o pneu está bom.



As tirinhas abaixo mostram situações bem interessantes sobre o Princípio da Ação e Reação. Analise-as e comente sua veracidade.

http://aprendafisica.hdfree.com.br/leisde5.jpg

http://www.monica.com.br/comics/tirinhas/images/tira137.gif







Reação: O prego bate no martelo

Ação: O martelo bate no prego

Imagem: Frabel / GNU Free Documentation License

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Reação: Força que o foguete faz no combustívelAção: Força que o combustível faz no foguete


Normal e Peso: Ação e Reação?Lembre-se de que: A Força Normal é a força de empurrão que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado, enquanto a Força Peso é a Força Gravitacional com que a Terra atrai os corpos próximos à sua superfície.

Lembre-se ainda que: o par de forças Ação e Reação nunca atua no mesmo corpo, logo Peso e Normal não formam o par ação e reação.

Outro fato que impede o Peso e a Normal formarem um par de forças ação e reação é que elas são forças de tipos diferentes. O Peso é uma Força de Campo, enquanto a Normal é uma Força de Contato.

N

P

P

N


Para corpos apoiados ou em movimento em superfícies horizontais, como não há movimento na direção vertical, a Força Resultante sobre o corpo nessa direção é nula. Nesse caso, a Intensidade da Normal é igual à do Peso (N = P). Mas, mesmo assim, elas não formam um par de forças ação e reação.

Normal e Peso: Ação e Reação?

N

P

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Táticas para resolução de problemas1. Faça um esquema/desenho simples da situação.

3. Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada corpo.

Lembre-se de que:

• Se o corpo tem massa, existirá uma Força Peso. P = mg• Se o corpo está em contato com a superfície, terá uma Força

Normal perpendicular à superfície.• Se existem fios puxando corpos, existirão Forças de Tração.

2. Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y).


Táticas para resolução de problemas

4. Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema.

6. Examine os resultados e pergunte se eles fazem sentido.

5. Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas.


Vamos Exercitar?


A figura abaixo, mostra três caixotes com massas m1 = 45 kg, m2 = 22 kg e m3= 33 kg apoiados sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força horizontal de intensidade 50 N empurra os caixotes para a direita (dado g = 10 m/s2). Determine:

a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?b) Determine os pares de forças atuantes no problema com

suas respectivas intensidades.

Exemplo 01

m1

m2m3

F


ResoluçãoSeguindo as táticas apresentadas, conseguiremos resolver o problema sem dificuldades.

Passo 1: Faça um esquema/desenho simples da situação. Nesse caso, já foi feito pela própria questão:

Passo 2: Escolha um sistema de referência (sistema de coordenadas x0y).

m1m2 m3F m1

m2 m3F

y

x0


Resolução

Passo 3: Isole os corpos e faça um diagrama das forças atuantes em cada um deles.

m2 m3m1

𝐏𝟏

𝐍𝟏𝐅 𝐅𝟐𝟏

𝐏𝟐

𝐍𝟐𝐅𝟏𝟐 𝐅𝟑𝟐

𝐏𝟑

𝐍𝟑𝐅𝟐𝟑


Resolução

Passo 4: Ache as componentes de cada força ao longo dos eixos de coordenadas do sistema escolhido, caso as forças estejam em direções diferentes desse sistema. Nesse caso, todas as forças estão na direção dos eixos coordenados.

m2m3m1

y

x0

𝐏𝟏


𝐏𝟐

𝐍𝟐𝐅𝟏𝟐 𝐅𝟑𝟐

𝐏𝟑



Resolução

No eixo “y”: Como não há movimento na direção vertical (“y”), temos que:

Passo 5: Aplique a 2ª Lei de Newton para cada corpo em cada direção do sistema de coordenadas.

𝐹 𝑅=0 Logo: 𝑃 1=𝑁 1 𝑃 2=𝑁 2 𝑃 3=𝑁 3

No eixo “x”: Aplicando a 2ª Lei de Newton (FR = m.a) para cada corpo, temos:

m2 m3m1

y

x0

𝐏𝟏


𝐏𝟐

𝐍𝟐𝐅𝟏𝟐 𝐅𝟑𝟐

𝐏𝟑



Resolução

CORPO 1: F – F21 = m1.a

CORPO 2: F12 – F32 = m2.a

CORPO 3: F23 = m3.a Somando as três equações.

Pelo Princípio da Ação e Reação, sabemos que: F12 = F21 e F23 = F32, Logo:

F = (m1 + m2 + m3).a

a) Qual a aceleração adquirida pelos caixotes?

𝑭=(𝒎𝟏+𝒎𝟐+𝒎𝟑).𝒂⟹𝟓𝟎=(𝟒𝟓+𝟐𝟐+𝟑𝟑) .𝒂𝟓𝟎=𝟏𝟎𝟎 .𝒂⟹𝒂=

𝟓𝟎𝟏𝟎𝟎

=𝟎 ,𝟓𝒎/𝒔𝟐


b) Determine os pares de forças atuantes no problema com suas respectivas intensidades.

Resolução

m2m3m1

𝐏𝟏


𝐏𝟐

𝐍𝟐𝐅𝟏𝟐 𝐅𝟑𝟐

𝐏𝟑


−𝐏𝟏 −𝐍𝟏 −𝐍𝟐−𝐏𝟐 −𝐍𝟑−𝐏𝟑

−𝐅


Resolução

F23 = m3.a F23 = 33.0,5 F23 = 16,5 N = F32

Utilizando as equações encontradas, quando isolamos os corpos, temos que:

F21 = 27,5 N = F12 F – F21 = m1.a 50 – F21 = 45.0,5 – F21 = 22,5 – 50 – F21 = –27,5

Lembre-se de que: P = m.gE como não há movimento na vertical, temos:FR = 0 P = N (Peso e Normal possuem a mesma intensidade). Logo:

P1 = m1.a P1 = 45.10 P1 = 450 N = N1

P2 = m2.a P2 = 22.10 P2 = 220 N = N2

P3 = m3.a P3 = 33.10 P3 = 330 N = N3


(UFMG) A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49 N. Pode-se então afirmar que o pacote de arroz:

a) atrai a Terra com uma força de 49 N.b) atrai a Terra com uma força menor do que 49 N.c) não exerce força nenhuma sobre a Terra.d) repele a Terra com uma força de 49 N.e) repele a Terra com uma força menor do que 49 N.

Exemplo 02

ResoluçãoPelo Princípio da Ação e Reação, temos que:RESPOSTA: a) atrai a Terra com uma força de 49 N.


ExtrasVÍDEO DO YOUTUBE“Ação e Reação” Degradação do Meio AmbienteLink: http://www.youtube.com/watch?v=4zK-FN_2byQ EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOSCarro movido a ar – Princípio da Ação e ReaçãoLink: http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_aforcadoar-principiodaac INTERAÇÃO ENTRE CORPOS (Ação e reação)Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp Modelo de Foguete (3ª lei de Newton, Quantidade de movimento e Impulso)Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asp

LISTA DE EXERCÍCIOSCEFET-SPLink: http://www.cefetsp.br/edu/okamura/3_lei_newton_exercicos_fixacao.htm OOCITIESLink: http://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htm

http://www.youtube.com/watch?v=4zK-FN_2byQ

http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_aforcadoar-principiodaac

http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp

http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_04.asp

http://www.cefetsp.br/edu/okamura/3_lei_newton_exercicos_fixacao.htm

http://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htm

http://www.oocities.org/br/cadernodefisica/acao_reacao.htm


Obrigado pela Atenção!


Bibliografia• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.

Vol. 01. São Paulo: Editora FTD, 2010.• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Ática,

2011. • GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. • MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 01. São

Paulo: Editora Scipione, 2011.• <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 10/06/2012.• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 10/06/2012.• <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 10/06/2012.

http://educar.sc.usp.br/

http://educar.sc.usp.br/

http://pt.wikipedia.org/

http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis

http://www.coladaweb.com/fisica

http://www.fisica.ufs.br/

http://www.fisicafacil.pro.br/

http://www.if.ufrj.br/

http://www.infoescola.com/fisica

http://www.mundoeducacao.com.br/

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Tabela de Imagens

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direito da imagem como está ao lado da foto

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2 Bricktop / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:Titan_23G_rocket_launch.jpg12/09/2012

3a Rootology / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sandals_walking.jpg

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3b Justin Lebar / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Model_rocket_launch_(Starwiz).jpg

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4 SEE-PE Acervo SEE-PE. 12/09/20125a HuzzarTexas Hummingbird / Creative

Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hummingbird_Texas.jpg

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5b Danielle / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ROW_sikkerhed.jpg

12/09/2012

5c Adrian Pingstone / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swimming.breaststroke.arp.750pix.jpg

12/09/2012

6a Edhendersonnnnn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Etheridge_on_the_ball.jpg

12/09/2012

6b Cdang / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

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Tabela de Imagens

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9a Frabel / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:Hammer_nails_smithonian.jpg12/09/2012

9b Bricktop / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Titan_23G_rocket_launch.jpg

12/09/2012

11 sefcmpa / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

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12/09/2012

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