Argumente fisicamente o porque da dinâmica de um corpo extenso não estar completamente descrita pelas Equações de Newton usuais.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Precisamos explicar por que a dinâmica de um corpo que ocupa espaço (um corpo extenso) não é totalmente descrita pelas Equações de Newton que você aprendeu, como a famosa $ F = ma $. Para isso, vamos usar conceitos de física clássica que lidam com como objetos se movem e interagem.
Passo 2
Primeiro, é importante lembrar que as Equações de Newton, especialmente $ F = ma $, são ideais para objetos pontuais, ou seja, objetos que não têm tamanho ou forma definidas. Elas descrevem a relação entre a força aplicada, a massa do objeto e sua aceleração.
Passo 3
No entanto, quando falamos de um corpo extenso, ele tem tamanho, forma e pode girar. Nessas situações, além da força linear, precisamos considerar também a rotação do corpo. Isso envolve conceitos como torque e momento de inércia, que não estão incluídos na Equação de Newton básica.
Passo 4
O torque ($ \tau $) é uma medida de como uma força pode causar rotação em um objeto. A relação é dada pela fórmula:
onde $ r $ é a distância do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação, e $ F $ é a força aplicada. Sem considerar o torque, não conseguimos descrever completamente como o corpo gira.
Passo 5
Além do torque, o momento de inércia ($ I
\alpha $) é:
Isso mostra que o simples $ F = ma $ não é suficiente para descrever a dinâmica rotacional.
Passo 6
Outro ponto é que em corpos extensos, diferentes partes podem estar se movendo de maneiras diferentes. Por exemplo, em uma porta girando sobre suas dobradiças, a parte mais distante se move mais rápido que a parte próxima. As Equações de Newton para partículas individuais não levam isso em conta.
Passo 7
Portanto, para descrever totalmente a dinâmica de um corpo extenso, precisamos combinar as Equações de Newton para o movimento linear com as equações que tratam do movimento rotacional, como torque e momento de inércia. Só assim conseguimos uma descrição completa do comportamento do corpo.
Resposta
A dinâmica de um corpo extenso não é totalmente descrita pelas Equações de Newton usuais porque elas tratam apenas do movimento linear de partículas pontuais, sem considerar a rotação, torque e a distribuição de massa que são fundamentais para descrever o comportamento completo de corpos com dimensão e forma.