• Compreender as leis de Newton, identificar as leis de Newton em situações do cotidiano, resolver problemas de mecânica utilizando esses conceitos.

Uma aula de 50 minutos

Velocidade, massa, aceleração.

Motivação/introdução

Vivemos em um mundo regido pela mecânica clássica, ou seja, que obedece a mecânica de Newton. Fenômenos e situações do cotidiano podem ser compreendidas utilizando as leis de Newton. Elas foram postuladas pelo Físico inglês Isaac Newton (1643-1727), baseadas nas idéias sobre movimento de Galileu Galilei, e publicadas no seu livro “Princípios da Filosofia Natural”, que até hoje é a base para os estudos de mecânica. São três as leis de Newton, Princípio da Inércia, Princípio Fundamental da Mecânica e Lei da Ação e Reação.

Na Sala de aula (20 min)

     Nesta aula serão trabalhadas as leis de Newton, é importante falar sobre cada uma delas e mostrar exemplos de aplicação de cada uma, existem muitos experimentos e demonstrações que ilustram essas leis com facilidade.

     A Primeira lei de Newton é o Princípio da Inércia, ele diz que “Todo corpo em repouso tende a continuar em repouso, e todo corpo em movimento, tende a continuar em movimento retilíneo e uniforme.” A Inércia é a tendência natural dos corpos de permanecerem em repouso, ou em movimento com velocidade constante. No cotidiano encontramos muitos exemplos em que podemos visualizar o princípio da inércia, por exemplo, quando estamos num ônibus ou carro acontece uma para brusca, o ônibus ou carro freia abruptamente, somos deslocados para a frente, o que acontece é que, apenas continuamos a nos movimentar por inércia. Por isso a importância do cinto de segurança nos carros, ele evita que, em alguns casos de colisões em alta velocidade, sejamos arremessados para fora do carro, se o carro estiver numa estrada a 80km/h e para bruscamente, os ocupantes do carro, por inércia, continuarão se movimentando nessa velocidade, a menos que estejam usando cinto de segurança.

     A segunda lei de Newton, é o chamado Princípio fundamental da mecânica, o seu enunciado diz que: “A resultante das forças que agem sobre um corpo é igual ao produto da massa pela aceleração adquirida”, nessa lei, fazemos uso de dois conceitos importantes, força e aceleração. A unidade de Força é o Newton[N], ela é responsável por tirar o corpo da inércia e modificar o seu estado de repouso ou de movimento. Quando a força modifica o estado de movimento do corpo, ocorre uma variação da velocidade, essa variação é chamada de acelera& cced il;ão. Algebricamente, expressamos a segunda lei de Newton da seguinte forma:

F = m.a

Sendo a massa em [Kg] e a aceleração em [m/s2].

     A terceira lei de Newton é chamada de Lei da Ação e Reação, ela diz que: “Se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, este exerce sobre o corpo A uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário” ou “A toda ação correnponde uma reação igual e contrária” Podemos concluir com essa lei que, não existe ação sem reação, e que as forças sempre agem aos pares.

 

 

 

 

Atividade no laboratório de informática.(30 min)

     Para a compreensão e visualização desse fenômeno, vamos utilizar um objeto de aprendizagem - “Aprendendo as Leis de Newton" - que permite exercitar os conhecimentos sobre leis de Newton e a construção de uma carrinho de rolimã. Durante o processo, o alunos poderão construir o carrinho escolhendo parâmetros como massa e força aplicada e tipo de pista.

 

 

 

 

      Complementando essa atividade, vamos trabalhar com a solução de problemas, com o auxílio do objeto de aprendizagem “forças em ação”, disponível no Portal do Professor. O conceito de força é muito importante nas Leis de Newton, nesta simulação, vamos trabalhar coma força de atrito.

 

 

 

       A força de atrito pode ser estática, cinética ou dinâmica, quando aplicamos uma força para empurrar algum objeto, como uma mesa ou cadeira, numa superfície áspera e rugosa, a força de atrito se opõe ao movimento, até o instante em que o objeto está em repouso, dizemos que a força de atrito é estática, quando o movimento é iniciado, mas ainda precisamos continuar aplicando uma força para movimentar o objeto, a força de atrito é dinâmica.
Algebricamente a força de atrito é dada por:

Fat = µ . N

Sendo µ o coeficiente de atrito e N força normal a superfície

      Através da equação, podemos determinar qual a força de atrito máxima necessária para iniciar o movimento do objeto. 

       Na simulação, podemos escolher a força aplicada, que deve ser maior que a força de atrito, use a equação da força de atrito para determinar qual é essa força, para que inicie o movimento do bloco. Podemos escolher o coeficiente de atrito, deixando a superfície mais ou menos áspera.Depois de determinar a massa que o bloco terá, clique em “iniciar”, se você calculou corretamente a força aplicada, a menina conseguirá mover o bloco.

 

Formulário de auto-avaliação

 

 

 

 

Nome	Tipo
Aprendendo as Leis de Newton com os carrinhos de rolimã	Animação/simulação
Forças em ação	Animação/simulação

http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/dinamica/ http://www.fisica.ufpb.br/prolicen/Cursos/Curso1/ln51int.html

A avaliação será realizada pele processo de Rubrica, e será auto avaliativa para o aluno, preenchendo o formulário que se encontra no fim do texto da aula, critério utilizado é o conhecimento adquirido após explorar as simulações.