1.1.a.- Revisão de conceitos de mecânica clássica (leis de Newton, energia, momento).

 Revisão de Conceitos de Mecânica Clássica

A mecânica clássica é uma das áreas fundamentais da física que estuda o movimento dos corpos e as forças que os afetam. Aqui estão os principais conceitos:

1. Leis de Newton

As três leis de Newton descrevem como as forças interagem com os objetos para alterar seus movimentos.

Primeira Lei (Lei da Inércia):

Um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU) até que uma força externa não nula atue sobre ele.

$$\sum \stackrel{}{F}=0⟹\text{Velocidade constante ou repouso.}$$

Exemplo: Um livro sobre uma mesa permanece imóvel até que alguém o empurre.

Segunda Lei (Princípio Fundamental da Dinâmica):

A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante que age sobre ele e inversamente proporcional à sua massa.

$$\stackrel{}{F}=\mathrm{m\; .\; a}$$$$\vec{F} = m \cdot \vec{a}$$

• $\stackrel{}{F}$: força resultante (em Newtons, $N$).
• $m$: massa (em quilogramas, $kg$).
• $\stackrel{}{a:}$ aceleração (em $m\mathrm{/}{\mathrm{s).}}^{}$

Exemplo: Um carro acelera mais devagar se estiver carregado, pois sua massa aumenta.

Terceira Lei (Ação e Reação):

Para toda força exercida, existe uma força de reação de igual intensidade e direção, mas de sentido oposto.

$$\vec{F}_{\text{ação}} = -\vec{F}_{\text{reação}}$$

Exemplo: Ao empurrar uma parede, você sente uma força contrária na sua mão.

2. Energia

A energia é a capacidade de realizar trabalho. Na mecânica clássica, os tipos principais são:

Energia Cinética ($E_c$):

A energia associada ao movimento de um corpo.

$$E_c=\frac{\mathrm{1/}}{2}m{\mathrm{v^2}}^{}$$

$\mathrm{<br>}$

• m: massa ($kg$)
• $v$: velocidade ($m\mathrm{/}s$)

Energia Potencial ($E_p$):

A energia armazenada devido à posição de um corpo em um campo de força (geralmente gravitacional).

$$E_p=mgh$$

• $g$: aceleração gravitacional ($9,8m\mathrm{/}{\mathrm{s^2).}}^{}$
• $h$: altura ($m$).

Energia Mecânica ($E_m$):

A soma da energia cinética e potencial de um sistema.

$$E_m=E_c+E_p$$

Lei de Conservação da Energia:

Na ausência de forças dissipativas, a energia mecânica total de um sistema permanece constante.

3. Momento Linear

O momento linear ($\stackrel{}{p}$) é uma medida da quantidade de movimento de um corpo.

$$\stackrel{}{\mathrm{<span> \; </span><span> \; </span><span> \; </span>p}}=m.v$$

• p​: momento linear ($kg\cdot m\mathrm{/}s$)
• $\stackrel{}{⃗}$: velocidade ($m\mathrm{/}s$)

Princípio da Conservação do Momento:

Se a força resultante sobre um sistema é zero, o momento linear total do sistema permanece constante.

$$\sum {\stackrel{}{F}}_{\text{ext}}=0\text{\hspace{0.25em}=> p (inicial) = p (final).}$$

​

Exemplo: No impacto de duas bolas de bilhar, a quantidade total de movimento antes e depois do choque é a mesma.

4. Trabalho e Potência

Trabalho ($W$):

A energia transferida por uma força ao longo de um deslocamento.

$$W=F$$

• F: força aplicada ($N$)
• d: deslocamento ($m$)
• $\theta$: ângulo entre F e d

Potência ($P$):

A taxa de realização de trabalho.

$$\mathrm{<span> \; </span><span> \; </span><span> \; </span><span> \; </span><span> \; </span><span> \; </span>P}=\frac{\mathrm{W/}}{\mathrm{\Delta }t}$$

• $P$: potência ($W$, watts)

5. Colisões e Impulso

Impulso (I):

A variação do momento linear causada por uma força em um intervalo de tempo.

I= Δp ​= F⋅Δt

Tipos de Colisões:

• Elástica: Conserva energia cinética e momento linear.
• Inelástica: Conserva momento linear, mas não energia cinética.

Esses conceitos formam a base para resolver problemas em mecânica clássica, desde movimentos simples até sistemas mais complexos.

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