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20ª aula
O que a Dinâmica estuda? 

Borges e Nicolau

Vimos que a Cinemática é o ramo da Física que descreve os movimentos, determinando a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo em cada instante. A Dinâmica estuda os movimentos dos corpos e as causas que os produzem ou os modificam.

As Leis de Newton

Isaac Newton, em sua obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, enunciou as três leis fundamentais do movimento, conhecidas hoje como Leis de Newton. Sobre elas se estrutura a Dinâmica.
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Primeira Lei de Newton ou Princípio da Inércia

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Um ponto material é chamado isolado quando não existem forças atuando nele ou quando as forças aplicadas ao ponto têm resultante nula. 

A primeira Lei de Newton estabelece que:

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Um ponto material isolado ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme.

Desta lei resulta o conceito dinâmico de força: 

Força é a causa que produz num corpo variação de velocidade e, portanto, aceleração.
 

A seguir, apresentamos a primeira lei em sua formulação original:

Todo corpo continua em seu estado de repouso ou movimento uniforme em uma linha reta, a menos que ele seja obrigado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.

Inércia

A tendência de um corpo de manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo com velocidade constante é chamada inércia. Por isso, a primeira lei de Newton é também chamada princípio da inércia.

Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por inércia, a continuar em movimento, mantendo constante sua velocidade vetorial.

Exemplos:

Quando o ônibus freia, os passageiros tendem, por inércia, a prosseguir com a velocidade que tinham, em relação ao solo. Assim, são atirados para frente em relação ao ônibus.

Quando o ônibus parte, os passageiros  tendem, por inércia, a permanecer em repouso, em relação  ao solo. Assim, são atirados para trás em relação ao ônibus.

Os referenciais em relação aos quais vale o princípio da inércia são chamados referenciais inerciais.

Animação sobre o princípio da inércia: clique aqui

Exercícios básicos

Exercício 1:
Analise as afirmações abaixo e indique as corretas:
a) Pode haver movimento mesmo na ausência de forças.
b) A resultante das forças que agem num corpo é nula. Necessariamente o corpo está em repouso.
c) Um corpo realiza um movimento retilíneo e uniforme sob ação de duas forças
F₁ e F₂. Estas forças têm mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos.
d) Um corpo em repouso tende, por inércia, a permanecer em repouso.

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Exercício 2:
Um cavalo, em pleno galope, para bruscamente. Explique por que o cavaleiro é projetado para frente.

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Exercício 3:
Quatro pontos materiais estão em movimento sob ação de forças indicadas nas figuras. Todas as forças têm mesmo módulo. Quais partículas realizam MRU?

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Exercício 4:
Uma pequena esfera realiza um movimento circular uniforme numa mesa horizontal lisa, no sentido anti-horário. Ao passar pela posição P, o fio que mantém a esfera em trajetória circular se rompe.

Esquematize a trajetória realizada pela esfera após o rompimento do fio?

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Exercício 5:
O uso do cinto de segurança nos automóveis previne lesões graves no motorista e nos passageiros, durante uma colisão. Explique a função deste equipamento?
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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(Vunesp)
Assinale a alternativa que apresenta o enunciado da Lei da Inércia, também conhecida como Primeira Lei de Newton.

a) Qualquer planeta gira em torno do Sol descrevendo uma órbita elíptica, da qual o Sol ocupa um dos focos.
b) Dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
c) Quando um corpo exerce uma força sobre outro, este reage sobre o primeiro com uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário.
d) A aceleração que um corpo adquire é diretamente proporcional à resultante das forças que nele atuam, e tem mesma direção e sentido dessa resultante.
e) Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que sobre ele estejam agindo forças com resultante não nula.

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Revisão/Ex 2:
(Vunesp)
As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:

a) Primeira Lei de Newton;
b) Lei de Snell;
c) Lei de Ampère;
d) Lei de Ohm;
e) Primeira Lei de Kepler.

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Revisão/Ex 3:
(UFF)
Abaixo estão representadas as forças, de mesmo módulo, que atuam numa partícula em movimento, em três situações. É correto afirmar que a partícula está com velocidade constante:

a) apenas na situação 1
b) apenas na situação 2
c) apenas nas situações 1 e 3
d) apenas nas situações 2 e 3
e) nas situações 1,2 e 3.

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Revisão/Ex 4:
(PUC-SP)
No arremesso de peso, um atleta gira um corpo rapidamente e depois o abandona. Se não houver influência da Terra e desprezando a resistência do ar, a trajetória do corpo após abandonado pelo atleta seria:

a) circular.
b) parabólica.
c) curva qualquer.
d) retilínea.
e) espiral.

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Revisão/Ex 5:
(U.Uberaba-MG)
Coloca-se um cartão sobre um copo e uma moeda sobre o cartão. Puxando-se bruscamente o cartão, a moeda cai no copo.

O fato descrito ilustra:

a) inércia.
b) aceleração.
c) atrito.
d) ação e reação.
e) nenhuma das anteriores.

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Desafio:

De acordo com o princípio da inércia, um corpo livre da ação de forças ou está em repouso ou realiza movimento retilíneo uniforme. Considere agora o exemplo: um professor, após um dia de aulas, volta para sua casa, em seu carro. Entra no veículo e coloca seus livros no banco do passageiro. Ao se deslocar em uma avenida, em movimento uniforme, aproxima-se de um semáforo que passa do amarelo para o vermelho. Imediatamente o professor freia seu veículo e os livros são projetados para frente, em relação ao carro, sem a ação de forças. Este fato contraria o princípio da inércia?

A resolução será publicada na próxima segunda-feira