Resumo de fisica: Leis de Newton e Lei de Hooke I

Segunda Lei de Newton

A soma das forças externas atuantes em um corpo é proporcional à aceleração na medida da massa do corpo. Isto é, as ações dos agentes externos sobre o corpo gera aceleração, isto é, variação de velocidade.
O vetor força resultante tem sempre a mesma direção e sentido do vetor aceleração e do vetor variação de velocidade. A força resultante, para uma mesma aceleração, é tanto maior quanto maior a massa:

$\vec{F}_R= m\cdot\vec{a}$

Para condições de equilíbrio a soma das forças opostas em sentido deve ser zero, o que implica que as forças opostas são iguais em módulo;

Os possíveis estamos mecânicos assumidos pelo corpo ou partícula:

Texto, CartaDescrição gerada automaticamente

Terceira Lei de Newton

As forças, no universo, sempre aparecem em pares opostos, em corpos diferentes e exatamente por isso nunca se anulam. É esse fato que permite que os corpos interajam entre si. O nadador empurra a água para trás, que o empurra para frente; o avião lança ar para trás, que o lança para frente, nós empurramos o chão para trás quando andamos, e o chão nos empurras para frente.

Uma imagem contendo relógio, objeto, placa, placarDescrição gerada automaticamente

Um foguete expele gás a altas velocidades para trás, e o gás impulsiona o foguete para cima, ou seja, os corpos sempre que interagem estão trocando forças e pares de ação e reação, permitindo mudança da quantidade de movimento dos corpos.

Como se demonstra a terceira Lei de Newton, no lançamento de um foguete? - Quora

Campo Gravitacional e Fio Ideal

Um fio ideal é caracterizado por ter massa desprezível, ser inextensível e flexível, ou seja, capaz de transmitir totalmente a força aplicada nele de uma extremidade a outra.

Como o fio ideal tem capacidade de transmitir integralmente a força aplicada em sua extremidade, podemos tratar o sistema como se os corpos estivessem encostando:

Campo gravitacional: é a região do espaço modificada pela presença de um corpo central mássico, gerando forças gravitacionais de atração. Podemos deduzir o campo gravitacional a partir da lei da gravitação universal de Newton:

$P=F_G$

$m\cdot g= G \cdot \frac{M\cdot m}{r^2}$

$g= \frac{G\cdot M}{r^2}$

Vetores de Planeta Terra Campo Gravitacional e mais imagens de Campo de Gravidade - iStock Diagrama

Descrição gerada automaticamente

isto é, a gravidade é diretamente proporcional à massa do planeta e inversamente proporcional ao quadrado da distância do ponto ao centro de massa do planeta. Dentro do planeta a gravidade é restauradora e dependente diretamente da distância ao centro de massa e fora do planeta decai hiperbolicamente. A gravidade máxima sempre ocorre na superfície do planeta, supondo densidade constante e planeta esférico:

Gráfico, Gráfico de linhas

Descrição gerada automaticamente

Problemas com blocos em plano horizontal

Para resolver problemas newtonianos de corpos puntiformes devemos seguir um plano de análise das forças e acelerações:
1. desenhar todas as forças de interação atuantes nos corpos do sistema, tomando muito cuidado com ator/reator e respeito às características dos vetores força: direção, sentido e módulo, se conhecido.
2. montar a equação de movimento de cada corpo, que é a segunda lei de newton aplicada a cada um, $\vec{F}_R=m\cdot \vec{a}$ .
3. resolver o sistema de equações de movimento dos corpos, encontrando acelerações, forças, velocidades.
Os tipos de forças que atuam, em geral, nesses corpos são:
Forças de campo: força peso (P), gerada pelo campo gravitacional da Terra:

$P=m\cdot g$

Forças de contato: forças de atrito (fat), sempre opostas à tendência de escorregamento, forças de reação normal (N), que é uma força de reação à compressão e esmagamento, trações (T), que são forças que atuam em fios ideais com massa desprezível e forças elásticas (Fel), atuantes em molas.

Problemas com blocos em plano inclinado

Lembrar que nos planos inclinados a componente paralela ao plano inclinado, Px, depende do seno e está sempre presente na resultante tangencial e Py é a componente que gera a normal e que esmaga o plano, também chamada de PESO APARENTE, QUE É O PESO SENTIDO PELO REFERENCIAL EM MOVIMENTO.

Resultado de imagem para planos inclinados

No caso da existência de atrito, f, teríamos as equações, considerando o plano inclinado fixo, isto é, de massa muito grande:

$P\cdot sen(\theta )-f_{at}=m\cdot a$

Logo: $m\cdot g\cdot sen(\theta )-\mu \cdot m\cdot g\cdot cos(\theta )=m\cdot a$

na direção paralela ao plano inclinado e ao movimento e para a normal:

$N=P\cdot cos(\theta )=m\cdot g\cdot sen(\theta )$

Problemas com blocos em roldanas

Desenho de um relógioDescrição gerada automaticamente com confiança média

Supondo atrito máximo em B, temos, para cada bloco, a aplicação da segunda lei de Newton:
Para A: $\vec{F}=m\cdot \vec{a}$ logo, para massa mínima de C:
$m_A\cdot g-T=m\cdot a$
e para B: $T-T'-m_B\cdot g\cdot \mu =m_B\cdot a$
e para C: $T'-m_{min\,de\,C}\cdot g =m_{min\,de\,C}\cdot a$
e para massa máxima de C:
C: $m_{max\,de\,C}\cdot g-T' =m_{max}\cdot a$
B: $T'-m_B\cdot g\cdot \mu -T=m_B \cdot a$ e também:
A: $T'-m_A\cdot g=m_B \cdot a$
E para pólia: tração total na pólia é $\sqrt{2}T$ do lado esquerdo e $\sqrt{2}T'$ do lado direito, equilibrada pela força no pino.