Questão 2 (15%) - Utilizando os seus conhecimentos teóricos em mecânica aplicada, responda às seguintes questões sobre a Segunda Lei de Newton,
a) qual a importância da Segunda Lei de Newton na mecânica aplicada? Quais as principais aplicações?
b) escreva a equação da Segunda Lei de Newton em termos da variável quantidade de movimento linear. Explique como esta equação se relaciona com o formato clássico da equação sob a forma
a) qual a importância da Segunda Lei de Newton na mecânica aplicada? Quais as principais aplicações?
b) escreva a equação da Segunda Lei de Newton em termos da variável quantidade de movimento linear. Explique como esta equação se relaciona com o formato clássico da equação sob a forma
Passo 1
O enunciado pede para discutir teoricamente a Segunda Lei de Newton na mecânica aplicada (parte a) e depois escrever a forma da lei em termos da quantidade de movimento linear (parte b), mostrando a relação com a forma clássica
. Vamos usar conceitos de força resultante, aceleração e momento linear.
Passo 2
Para responder a parte (a), vamos explicar primeiro o que a Segunda Lei de Newton estabelece e depois citar as aplicações principais em engenharia e ciências aplicadas.
Passo 3
Para responder a parte (b), escrevemos a Segunda Lei em termos de quantidade de movimento linear
e mostramos a redução à forma
quando a massa é constante.
Resposta
a) A Segunda Lei de Newton é fundamental porque fornece a relação quantitative entre a força resultante que age sobre um corpo e a sua variação de movimento. Ela permite prever como um sistema mecânico responde a cargas, impulsos e restrições.
Principais aplicações: análise de estruturas e máquinas (cálculo de esforços e reação de apoios), dinâmica de veículos e robôs (controle de trajetória e estabilidade), vibrações mecânicas (modelagem de sistemas massa-mola-amortecedor), simulações de sistemas multicorpos (dinâmica de satélites, biomecânica) e projeto de dispositivos sujeitos a choques e impactos.
Principais aplicações: análise de estruturas e máquinas (cálculo de esforços e reação de apoios), dinâmica de veículos e robôs (controle de trajetória e estabilidade), vibrações mecânicas (modelagem de sistemas massa-mola-amortecedor), simulações de sistemas multicorpos (dinâmica de satélites, biomecânica) e projeto de dispositivos sujeitos a choques e impactos.
b) Em termos da quantidade de movimento linear
, definimos
e a Segunda Lei fica
Se a massa
for constante,
o que recupera a forma clássica
.