Este resumo segue a ordem das Aprendizagens Essenciais: as forças como interações, as quatro interações fundamentais, o efeito de uma força sobre a velocidade, as leis de Newton e a lei da gravitação universal. Explica porque é que os corpos se movem como se movem, e é a base do resumo seguinte, sobre os movimentos.
1. Forças e interações fundamentais
Uma força é a medida de uma interação entre dois corpos. As forças aparecem sempre aos pares, porque é preciso haver dois corpos a interagir.
Na Natureza existem quatro interações fundamentais:
| Interação | Atua entre | Alcance | Intensidade relativa |
|---|---|---|---|
| Gravítica | corpos com massa (é atrativa) | infinito | a |
| Eletromagnética | partículas com carga elétrica (atrativa ou repulsiva) | infinito | |
| Nuclear forte | protões e neutrões, mantendo-os unidos no núcleo (é atrativa) | interior do núcleo | |
| Nuclear fraca | responsável pela transformação de núcleos noutros núcleos | interior do núcleo |
A intensidade é relativa à interação nuclear forte.
2. Efeito de uma força sobre a velocidade
A aceleração tem sempre a direção e o sentido da resultante das forças.
- Movimento retilíneo: a resultante tem a direção do movimento. Se tem o mesmo sentido que a velocidade, o módulo da velocidade aumenta (movimento acelerado). Se tem o sentido oposto, o módulo diminui (movimento retardado). Se a resultante for nula, a velocidade não varia.
- Movimento curvilíneo: a direção da velocidade varia, por isso há sempre aceleração e a resultante não é nula. Se a resultante for perpendicular à velocidade, só a direção muda e o módulo mantém-se, como no movimento circular uniforme.
3. Leis de Newton
1.ª lei (lei da inércia). Se a resultante das forças que atuam num corpo for nula, o corpo permanece em repouso ou desloca-se com movimento retilíneo uniforme.
2.ª lei (lei fundamental da dinâmica).
Tens a resultante das forças e a massa, e queres a aceleração (ou o contrário):
A aceleração tem a direção e o sentido da resultante das forças.
3.ª lei (par ação-reação). Se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, então B exerce sobre A uma força com a mesma intensidade e a mesma direção, mas com sentido oposto. Exemplos: a Terra e a Lua, ou uma raquete e uma bola de ténis.
As duas forças de um par ação-reação atuam em corpos diferentes, por isso nunca se anulam uma à outra. Forças que se equilibram atuam no mesmo corpo.
Num plano inclinado, o peso decompõe-se numa componente ao longo da rampa e noutra perpendicular à rampa. Experimenta no simulador.
A aceleração do bloco tem a direção e o sentido de , ao longo da rampa e para baixo.
O peso decompõe-se em duas componentes: , ao longo da rampa, e , perpendicular à rampa. Só se estuda o movimento ao longo da rampa (eixo ), porque o bloco não se move perpendicularmente (). O eixo serve para calcular a normal.
4. Lei da gravitação universal
Tens as massas de dois corpos e a distância entre os seus centros, e queres a intensidade da força gravítica entre eles:
onde N m kg.
As duas forças gravíticas, a que a Terra exerce na Lua e a que a Lua exerce na Terra, formam um par ação-reação: têm a mesma intensidade.
5. Contexto histórico
Galileu, entre os finais do século XVI e o início do século XVII, estudou a queda dos corpos de forma experimental e mostrou que o movimento de queda não depende da massa. Em 1687, Newton publicou as leis do movimento e a lei da gravitação universal, que explicam a queda dos corpos na Terra e o movimento da Lua com a mesma interação.
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Os exercícios de exame deste tema têm a resolução passo a passo. Começa pelos que pedem a resultante das forças e a aceleração.
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