Definição 12.1Física universitária — 1.º ano · Capítulo 12 — As leis de Newton da dinâmica
Um ponto material tem uma massa inercialm>0 (quilogramas), uma medida da sua resistência às variações de velocidade, independente do referencial. A sua quantidade de movimento num referencial vale
p=mv(kgm/s).
Uma forçaF (newtons) é a ação de outro corpo sobre o ponto material; as forças se somam como vetores, e a resultante é a sua soma ∑F.
Exemplos
Exemplo 12.11(Bloco num plano inclinado)
Bloco de massam num plano inclinado de α, com coeficientes μs, μd. Eixos: x descendo a rampa, y ao longo da normal. Peso (mgsinα,−mgcosα), reação (0,N), atrito (−T,0) se ele desliza para baixo. Ao longo de y: N=mgcosα. Em repouso, ao longo de x: T=mgsinα≤μsN=μsmgcosα, isto é, tanα≤μs: o bloco se sustenta até o ângulo arctanμs — uma medida de μs que dispensa balança. Deslizando: ma=mgsinα−μdmgcosα, logo a=g(sinα−μdcosα), independente de m: 3.2m/s2 para α=30∘, μd=0.2.
Exemplo 12.12(O pêndulo simples)
Massam num fio de comprimento ℓ, com ângulo θ em relação à vertical descendente. Coordenadas polares no ponto de suspensão: a=−ℓθ˙2er+ℓθ¨eθ; forças: peso mg(cosθer−sinθeθ) e tensão −Ter. Ao longo de eθ: mℓθ¨=−mgsinθ,
θ¨+ℓgsinθ=0,
que para pequenos ângulos (sinθ≈θ) é a equação harmônica com ω0=g/ℓ: período T0=2πℓ/g, o k=2π que o Exemplo 1.8 não pôde fornecer. Ao longo de er: T=mgcosθ+mℓθ˙2 — o fio puxa com mais força embaixo, onde a velocidade é maior.