A Segunda Lei de Newton, ou Princípio Fundamental da Dinâmica, nos diz que a força resultante (FR) aplicada sobre um corpo é diretamente proporcional à aceleração (a) por ele obtida e inversamente proporcional à sua massa (m).
Isso significa que é necessário que exerçamos uma força sobre um corpo para que ele mude de velocidade, o que dependerá da massa que ele possui.
Assim, temos que:
FR = m . a
Importante: força e aceleração são grandezas vetoriais e, por isso, devemos considerar a direção e o sentido em que a força é aplicada.
A Segunda Lei de Newton também pode ser aplicada com outra grandeza: o peso (P). Nesse caso, falamos da atração que um planeta exerce sobre um corpo em sua superfície, ou seja, a aceleração que usaremos será a da gravidade (g).
Portanto:
P = m . g
Exercícios sobre Segunda Lei de Newton
QUESTÃO 1
Um bloco de massa m = 4 kg está em repouso sobre um piso horizontal rugoso. Os coeficientes de atrito estático e cinético são, respectivamente, 0,4 e 0,4. A partir de dado momento, passa a agir sobre o bloco uma força horizontal F para a direita.
Determine a intensidade da força de atrito e da aceleração do corpo se
a) F = 15 N
A primeira coisa que devemos saber é se a força aplicada sobre o corpo faz com que ele se desloque ou não. Afinal, pode ser que essa força empurre o corpo com uma intensidade menor do que a exercida pelo atrito máximo.
Então, temos que calcular a força de atrito com o valor máximo, que é dado pelo produto do coeficiente de atrito estático (μ) pela normal:
Fat = μe . N
Vamos lembrar que a normal tem o mesmo valor do peso (P) e que podemos considerar a gravidade da Terra como 10 m/s². Portanto:
P = m . g
N = 4 . 10
N = 40 N
Seguindo:
Fat = 0,6 . 40
Fat = 24 N
Isso significa que, se empurrarmos o corpo com uma força menor ou igual a 24 N, ele não se deslocará.
Portanto, neste item, em que a força vale 15 N, o corpo não desliza e a força de atrito vale o mesmo: Fat = 15 N e a = 0 m/s².
b) F = 24 N
Veja que, neste caso, a força exercida é igual à força máxima. Então, Fat = 24 N e, novamente, a = 0 m/s². Aqui, dizemos que o corpo está na iminência de deslizamento.
c) F = 40N
Agora sim o corpo deslizará, pois a força é maior que o atrito máximo. Então, podemos descartar esse atrito, e vamos utilizar o cinético:
Fat = μc . N
Fat = 0,4 . 40
Fat = 16 N
Agora podemos aplicar a Segunda Lei de Newton, subtraindo o atrito cinético, que vai atrapalhar o movimento:
FR = m . a
40 – 16 = 4 . a
a = 6 m/s²
d) F = 60N
Como a força é 60 N, o atrito segue o mesmo (16 N), mas a aceleração será diferente. Então:
FR = m . a
60 – 16 = 5 . a
a = 11 m/s²
QUESTÃO 2
Sobre uma caixa de massa 120 kg, atua uma força horizontal constante F de intensidade 600 N. A caixa encontra-se sobre uma superfície horizontal em um local no qual a aceleração gravitacional é 10 m/s2. Determine o coeficiente de atrito cinético entre a superfície e a caixa para que a aceleração da caixa seja constante, com módulo igual a 1 m/s2, e tenha a mesma orientação da força F.
Veja, na figura, que temos uma força (F) para a direita e uma força de atrito (Fat) para a esquerda. Novamente, podemos recorrer à Segunda Lei de Newton:
FR = m . a
No entanto, repare que, como no exercício anterior, devemos subtrair o atrito (cinético, nesse caso) da resultante para descobrir seu valor:
FR – Fat = m . a
600 – Fat = 120 . 1
Fat = 480 N
Para calcular o coeficiente de atrito:
Fat = μc . N
Mais uma vez, temos que descobrir a normal. Para isso, vamos lembrar que, no plano horizontal, ela tem o mesmo valor do peso (P):
P = m . g
P = 120 . 10
P = 1200 N
Retomando:
480 = μc . 1200
μc = 0,4
QUESTÃO 3
Um corpo de massa 10 kg desliza para a direita sobre uma superfície horizontal, puxado por uma força de intensidade F = 80 N. O coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a superfície é de μ = 0,5. Adote g = 10 m/s². Determine:
a) a intensidade da força de atrito cinético que atua sobre o bloco.
Vamos utilizar a fórmula da força de atrito:
Fat = μc . N
Antes, vamos calcular a normal:
P = m . g
N = 10 . 10
N = 100 N
Agora sim:
Fat = 0,5 . 100
Fat = 50 N
b) a aceleração do bloco.
Vamos à Segunda Lei de Newton e subtrair o atrito:
FR = m . a
80 – 50 = 10 . a
a = 3 m/s²
Para aprender mais
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Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre Segunda Lei de Newton. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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