quarta-feira, 22 de maio de 2013

Avião de Papel - Relatório

Todo o Relatório do Avião de Papel deve ser postado no Blog ou perfil no Face. Fique sempre atento que estarei colocando as partes deste relatório logo abaixo:




Parte 1 - Pesquisa sobre Avião
Santos Dumont, Irmãos Wright e Avião de Papel.




Parte 2 - Primeiros Testes e Física
(a) Função de cada elemento no grupo (ordem numérica);
(b) Tabelar 40 testes de avião de papel de tempo e 20 testes de distância;
(c) Calcular a velocidade média do caso ideal (melhor tempo e melhor distância)
(d) Citar 5 grandezas físicas envolvidas no trabalho do avião de papel;


Parte 3 - Descrevendo e Calculando
(a) Descreva os materiais utilizados na construção dos aviões. 
(b) Descreva passo a passo como você constrói seu avião de papel (tempo e distância)
(c) Quais as diferenças básicas entre o avião de distância e o de tempo?
(d) Liste dificuldades e soluções implementadas no projeto.
(e) Determine a massa e o peso dos aviões de tempo e distância.
(f) Exemplifique as 3 leis de Newton através do seu projeto.
(g) Conclua o projeto.

domingo, 5 de maio de 2013

Aula 6 - Leis de Newton


1 - Introdução
A Mecânica é a parte da física que estuda o movimento. Pelo que sabemos, há pelo menos cerca de 2000 anos o homem já se preocupava em explicar os movimentos, tanto dos corpos terrestres como dos corpos celestes. No entanto, foi Isaac Newton o primeiro a apresentar uma teoria que realmente explicava os movimentos, em trabalho intitulado “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural ”, publicado em 1686. O sucesso da Mecânica Newtoniana foi imediato e duradouro; ela reinou soberanamente por mais de 200 anos.

Houve, é verdade, a necessidade de alguns aperfeiçoamentos, os quais foram feitos mais tarde por outros físicos. No entanto a base da Mecânica de Newton permaneceu inalterada até o começo do século XX, quando surgiram duas novas mecânicas, a Mecânica Relativística (Albert Einstein) e a Mecânica Quântica (Planck), para explicar certos fatos que a Mecânica Newtoniana não conseguia explicar. A partir do surgimento destas duas novas mecânicas, a Mecânica Newtoniana passou a ser chamada de Mecânica Clássica, e é esta mecânica que estaremos estudando nos próximos capítulos, pois ela continua válida para a maioria dos movimentos que lidamos. A mecânica relativística só é realmente necessária quando os corpos se movem com velocidades muito altas (v > 3000 km/s), enquanto a mecânica quântica só é realmente necessária para o estudo dos fenômenos atômicos e nucleares.

É costume dividir a Mecânica Clássica em três partes como já vimos anteriormente. A partir de agora passaremos a estudar a Dinâmica parte da física que relaciona grandezas como velocidade aceleração com outras grandezas, massa, força, energia e quantidade de movimento, entre outras. Comecemos, então este estudo pelo conceito de Força.

2 - Força
O Conceito de força está ligado a ideia de empurrar ou puxar algo. Para Newton, a grandeza força está associada à mudança de velocidade e veremos isso quando estudarmos a 2a Lei de Newton.
Uma característica importante da Força é que ela é uma grandeza vetorial, isto é, para sua perfeita caracterização é necessário fornecer seu módulo, sua direção e seu sentido.

No SI: Força => Newton (N)

Atenção!
F que representa 1 Newton ?
1 N = 1 kg . m/s2

F A soma vetorial de duas ou mais forças, chama-se Força Resultante.

F Costuma-se dizer que o efeito de uma força pode ser a produção de aceleração ou a deformação de um corpo, porém, ao deformarmos um corpo estamos produzindo a aceleração de seus átomos que estavam em “repouso” e ganharam uma certa velocidade.



3 – Princípio da Inércia – 1a Lei de Newton



“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele”. 
(Isaac Newton - Principias)


O princípio da Inércia nos mostra que um corpo não sairá de seu estado de equilíbrio a menos que uma força atue sobre ele, fazendo assim que este corpo saia desse estado. Em outras palavras poderíamos dizer que a 1a Lei de Newton, nos ensina como manter um corpo em equilíbrio.

É importante conhecer o significado do termo equilíbrio. Um corpo pode estar em equilíbrio de duas formas (em ambos os casos a resultante das forças que atua sobre esse corpo é nula):


=> Equilíbrio Estático  => v = 0 (Repouso).

=> Equilíbrio Dinâmico  => v = constante (Movimento Retilíneo Uniforme - MRU).



Ainda podemos interpretar o Princípio da Inércia da seguinte forma: Todo corpo possui uma tendência natural de se manter constante sua velocidade vetorial (módulo, direção e sentido); a medida dessa tendência é a sua massa (m).

Unidade no SIm => quilograma (kg)


Vamos, agora, procurar entender o Princípio da Inércia através de um exemplo. Quando estamos dentro de um ônibus parado e ele inicia o seu movimento, sentimos atirados repentinamente para trás, isto é, tendemos a manter nosso estado original de repouso. Por outro lado, se o ônibus frear, diminuindo assim sua velocidade, seremos atirados para frente, mais uma vez tendendo a manter o nosso estado original, agora de movimento (veja a figura).





4 – Princípio Fundamental – 2a Lei de Newton



“A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida”. (Isaac Newton - Principias)

O Princípio Fundamental (PF) nos mostra como fazer para tirar um corpo do estado de equilíbrio. Em outras palavras a 2a Lei de Newton estabelece que se houver uma força resultante atuando sobre o corpo, a velocidade vetorial desse corpo sofrerá alterações, ou seja, a força resultante atuando sobre o corpo fará surgir nele uma aceleração.

Expressando esse Princípio, matematicamente, temos:

FR = m . a

Unidades no SI:

FR => Força =>Newton (N)
m => massa => quilograma (kg)

a => aceleração => metros por segundo ao quadrado(m/s2)



AtençãoA direção e o sentido da Força Resultante serão sempre iguais à aceleração.



5 – Princípio da Ação e Reação – 3a Lei de Newton



“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 - Principias)


O Princípio de Ação e Reação nos mostra que cada vez que se aplica uma força você terá uma reação de mesmo valor, mesma direção, mas de sentido contrário. Essas forças (ação e reação) ocorrem sempre em corpos diferentes.

Observe o exemplo abaixo. Um jogador ao chutar a bola, aplica (o seu pé) nesta uma força F. Pelo princípio da Ação e Reação temos que a bola reage e aplica uma força - F , isto é, uma força de mesma direção, mesmo valor (módulo), mas de sentido diferente.

Vídeos:



Aula sobre as 3 Leis

A vida de Newton