Mecânica

Princípios da Dinâmica

Dinâmica é a parte da Mecânica que analisa os movimentos, fazendo as relações entre causas e efeitos.

O estudo dos movimentos que relacionam as causas e os efeitos é a essência da Dinâmica. Conceitos primitivos como os de força e de energia serão associados aos movimentos, além dos conceitos já estudados na Cinemática. Portanto, daqui em diante, as razões pelas quais os móveis adquirem ou modificam suas velocidades passarão a ser estudadas e relacionadas com as respectivas consequências.

Força: Para se compreender o conceito de força, que é algo intuitivo, pode-se basear em dois tipos de efeitos, dos quais ela é causa:

Deformação: efeito estático da força; o corpo sofre uma modificação em seu formato, sob a ação da força.

Aceleração: efeito dinâmico da força, em que o corpo altera a sua velocidade vetorial, isto é, varia pelo menos umas das seguintes características da velocidade: direção, sentido e módulo, quando sujeito à ação da força.

Nesta parte da mecânica que passaremos a estudar propomo-nos a responder a uma pergunta, talvez das mais antigas feitas pelo homem: como se relacionam forças e movimento?

Uma das respostas, dada por Aristóteles (século IV a.C.), pode ser sintetizada como se segue: é impossível a um corpo se deslocar na ausência de forças.

À primeira vista, essa parece resumir de forma simples um fato bem conhecido. Esse fato pode ser, por exemplo, puxar uma cadeira: enquanto você a puxa, ela anda; ao você parar de puxar, ela para.

Entretanto, se nos prendermos a análises desse tipo, imediatistas e simplórias, seremos levados a acreditar que a conclusão de Aristóteles estava certa. E essa conclusão perdurou por aproximadamente 2000 anos, pois apenas no fim do século XVI, com Galileu, e no século XVII, com Newton, é que caíram por terra os postulados aristotélicos do movimento.

DINAMÔMETRO: Instrumento utilizado para medir a intensidade da força, graduado em Newtons (N), com uma ponta ligada a um corpo elástico (geralmente mola) e preso por uma de suas extremidades a um suporte.

Energia: É a capacidade de produzir movimento;

Energia  cinética: Se manifesta em corpos em movimento,

Ec = MV / 2

Energia potencial: Se encontra armazenada em um corpo ou sistema,

Ep = mgh

Energia mecânica: É a soma das energias

Em = Ec + Ep

Energia potencial elástica: T = Epe = Kx / 2

Trabalho: É a capacidade de produzir energia, unidade do SI – J (jaule)

T = F.AS.cos

Potência: É a rapidez com o trabalho é realizado, unidade do SI – N (Newton)

P = T / At

Impulso: Impulso é a grandeza que relaciona a força aplicada no corpo com o tempo de atuação dessa força, Se a força for constante:

I = F.At      unidade SI – N/s

O impulso é um vetor que tem a mesma direção e o mesmo sentido das resultantes das forças.

Se a força que atua no corpo não for constante:

Área = Impulso

Quantidade de movimento: é o produto da massa de um corpo pela sua velocidade, é sinônimo de momento linear:

Q = m.V   unidade SI – Kg.m/s

Quantidade de movimento é uma grandeza vetorial que tem sempre as mesmas direção e sentido da velocidade de um corpo.

Teorema do Impulso

F = m.a –  F = m.AV  – F.At = mV2 – mV1 –  I = Q2 – Q1

O impulso exercido pela resultante  de forças que atuam num corpo é igual a variação da quantidade de movimento do corpo.

Sistema de partículas:

Q resultante = Q1 + Q2 + Q3 + …

Forças internas e externas

Força interna: É uma força exercida por um dos corpos que faz parte desse sistema.

Força externa: É uma força exercida por um corpo que não faz parte do sistema

– Forças internas não alteram a Q de um sistema;

Princípio da conservação da Quantidade de Movimento

Se a resultante de forças externas a um sistema for nula, a quantidade de movimento do sistema permanece constante.

Veja também: