Dinâmica é a área da física em que se estuda o comportamento de corpos em movimento. Recebeu importantes contribuições de Isaac Newton, como as leis que levam seu nome.
A dinâmica é o ramo da física que estuda o comportamento dos corpos em movimento. O foco dessa área é investigar o que modifica o movimento e não o movimento em si. O principal físico que trabalhou nessa área foi Isaac Newton, que contribuiu para os campos de mecânica e óptica.
Os principais temas abordados nessa área são:
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Leis de Newton
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Gravitação
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Energia mecânica
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Resumo sobre dinâmica
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Dinâmica é a área da física que estuda o que causa o movimento.
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No movimento, há aplicação de forças.
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O principal estudioso da área foi o físico Isaac Newton.
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Unidade de medida de força é newton (N).
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Os principais temas abordados em dinâmica são: força (leis de Newton e gravitação universal), trabalho de uma força, potência mecânica, e energia mecânica (soma de energia cinética e energia potencial).
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A três leis de Newton são: inércia; força resultante é proporcional à aceleração do corpo; e ação e reação.
O que é dinâmica?
A palavra dinâmica vem do grego dynamike, que significa “algo forte”. Na física, é a área que estuda o comportamento dos corpos em movimento, focando no que causa o movimento e não no movimento em si, que é o tópico da cinemática.
A dinâmica investiga o que causa e o que modifica o movimento, ou seja, a ação de forças. O grande físico, e também matemático, que ganhou nome nessa área foi Isaac Newton (1643-1727), tanto que, em sua homenagem, a unidade de medida de força é newton (N).
Temas estudados na dinâmica
O principal tema estudado nessa área é a força, o conjunto de leis que explica sua atuação é conhecido como as três leis de Newton:
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1ª lei de Newton: conhecida como inércia, afirma que: “Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele”.
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2ª lei de Newton: conhecida como o princípio fundamental da dinâmica, afirma que: “A mudança de movimento é proporcional à força resultante (F) de um sistema; a força é igual ao produto da massa (m) com a aceleração do corpo (a)”.
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3ª lei de Newton: conhecida como ação e reação, afirma que: “A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos”.
→ Videoaula sobre leis de Newton no Enem
Além disso, Newton contribuiu com a explicação do porquê os planetas orbitarem o Sol e terem velocidades proporcionais ao seu período com a lei da gravitação universal, que representa a atração de corpos com grandes massas, considerando a distância que estão um do outro.
Outro tópico abordado em dinâmica é a energia mecânica. Quando forças dão exercidas, é realizado trabalho, e, com isso, há energia. Ao estudar energia mecânica, estamos associando energia cinética (movimento) com energia potencial (altura e corpos elásticos) e aprendendo sobre como a conservação de energia mecânica pode ser utilizada com a potência mecânica em problemas do cotidiano.
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Quais as fórmulas da dinâmica?
→ Força resultante da 2ª lei de Newton
FR: força resultante (N)
m: massa do corpo (kg)
a: aceleração do corpo (m/s2)
→ Lei da gravitação universal
Fg: força gravitacional (N)
G: constante gravitacional (6,67.10-11 m3/Kg.s2)
M e m: massa dos corpos que sofrem atração entre si
d: distância entre os corpos (m)
→ Trabalho de uma força
F: força (N)
τ: trabalho (J)
d: deslocamento do corpo (m)
θ: ângulo entre a força e o deslocamento (°)
→ Energia mecânica
Ec = energia cinética (J)
Ep = energia potencial (J) – gravitacional ou elástica
m: massa do corpo (kg)
v: velocidade do corpo (m/s)
g: aceleração gravitacional (m/s2)
h: altitude do corpo (m)
k: constante elástica (N/m)
x: deformação elástica (m)
→ Potência mecânica
ΔE: variação de energia (J)
Δt: variação de tempo (s)
Exercícios resolvidos sobre dinâmica
Questão 1 - (Uece 2019) Desde o início de 2019, testemunhamos dois acidentes aéreos fatais para celebridades no Brasil. Para que haja voo em segurança, são necessárias várias condições referentes às forças que atuam em um avião. Por exemplo, em uma situação de voo horizontal, em que a velocidade da aeronave se mantenha constante,
A) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é não nula.
B) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é maior que seu peso.
C) a força de sustentação é maior que seu peso.
D) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é nula.
Resolução
Alternativa D
Para se manter em equilíbrio com velocidade constante, é necessário que todas as forças que atuam no sistema sejam nulas. Ao fazer-se uma somatória, a força precisa ser 0 para chegar-se ao estado de equilíbrio.
Se as forças forem maiores que o peso, o avião seria jogado para cima.
Questão 2 - (UFLA 2014) Duas forças F1 e F2, perpendiculares entre si, agem sobre um corpo. Se seus módulos são F1 = 20,0 N e F2 = 15,0 N, indique a força resultante no objeto.
A) 5 N
B) 25 N
C) 35 N
D) 40 N
Resolução
Alternativa B
Como as forças são perpendiculares, a força resultante apontará para a diagonal, formando um triângulo retângulo, com a hipotenusa sendo a resultante.
Resolvendo pelo teorema de Pitágoras: