A dinâmica é parte da Mecânica responsável pelo estudo das causas do movimentos e seus possíveis efeitos. Seu estudo analisa as forças que atuam sobre o corpo.
O estudo da dinâmica surgiu com as teorias de Isaac Newton, que propôs as leis da física. Essa teoria foi baseada nas contribuições de estudos anteriores realizados por Galileu Galilei e Johannes Kepler.
Newton enunciou os princípios da dinâmica da forma que conhecemos na atualidade. Chamadas de leis de Newton, essas teorias estabeleceram as relações entre a massa do corpo e o seu movimento.
Os estudos de Newton são os pilares da dinâmica, através deles é possível compreender como ocorrem as interações entre os corpos e a qual a origem dos movimentos.
A principal análise da dinâmica é feita a partir do estudo das forças que atuam sobre um corpo (força necessária para manter o corpo em movimento), mas para entender a atuação das forças, é necessário analisar a inércia.
Força
A força funciona como um modificador dos efeitos estáticos e dos efeitos dinâmicos nos corpos nos quais atua. Trata-se de uma grandeza vetorial que possui módulo, direção e sentido.
A força pode causar aceleração, fazendo com que o corpo altere a sua velocidade; ou deformação, fazendo com que o corpo mude o seu formato. Desse modo, força é uma interação entre dois corpos.
Quando mais de uma força é aplicada a um corpo ela é chamada de força resultante.
As forças são classificadas em:
Força de contato: são aquelas que agem sobre os corpos apenas quando quem aplica a força está em contato com o corpo. A força de contato ocorre, por exemplo, com o atrito entre dois corpos.
Força de campo: são aquelas que atuam sobre os corpos que haja contato direto entre eles. A força de campo pode ser observada com aproximação de dois corpos magnéticos, por exemplo.
Tipos de Força
Força peso: é a força exercida através do campo gravitacional da Terra sobre todos os corpos.
Força elástica: é a força que analisa a deformação de um corpo elástico, por exemplo, a força exercida sobre uma mola.
Força gravitacional: é a força de atração a partir da interação entre dois corpos, a Terra, por exemplo, exerce a força gravitacional ao atrair os corpos ao seu redor em direção ao seu centro. Essa força depende da massa dos corpos envolvidos. Quanto maior a massa, maior a atração.
Força de atrito: é a força exercida entre duas superfícies que estão em contato, essa força é oposta à tendência do movimento. Quanto maior a asperidade dos corpos, maior será a força de atrito.
Força centrípeta: é a força que um corpo exerce em um movimento circular, puxando o corpo para o centro da trajetória em um movimento circular ou curvilíneo.
Força magnética: é a força existente entre objetos magnéticos. Essa força de atração e repulsão atua mesmo que os corpos não estejam em contato.
Força normal: é uma força exercida entre duas superfícies em contato. Também chamada de força de apoio, trata-se da força exercida por uma superfície para sustentar um objeto depositado sobre ela.
Princípios da dinâmica
Os estudos da dinâmica surgiram com as teorias de Aristóteles sobre o movimento dos corpos. Ele defendia que a velocidade estava diretamente ligada à força que agia de modo contínuo sobre o corpo.
Mais tarde, Galileu Galilei propôs a Teoria da Inércia, que foi desenvolvida anos depois por Isaac Newton. A Teoria da Inércia mostrou que a velocidade pode ser mantida mesmo sem a aplicação de uma força.
Assim, Newton criou princípios que foram denominados de Leis de Newton. Essas leis permitem a compreensão das interações entre os corpos e a real origem dos movimentos.
Primeira Lei de Newton
A Primeira Lei de Newton para o movimento também é chamada de princípio da inércia. Ela diz que um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento e em linha reta com velocidade constante, caso nenhuma força atue sobre ela.
Desse modo, entende-se que um corpo só altera seu estado de inércia se houver a aplicação de uma força ou mais forças na qual a força resultante diferente de zero.
Para compreender esse princípio, é necessário entender que a massa é algo inerente ao corpo. É a massa que determina o valor numérico da inércia de um corpo.
A grandeza física chamada movimento linear só é determinada a partir da massa e da velocidade do corpo.
A representação matemática da quantidade de movimento linear é a seguinte:
Q = m.v em kg.m/s
Q = Quantidade de movimento linear
m = é a massa do corpo
v = velocidade do corpo.
Segunda Lei de Newton
A Segunda Lei de Newton conhecida como princípio fundamental da dinâmica diz que a força é sempre diretamente proporcional ao produto de sua massa pela aceleração adquirida.
A força é medida no sistema internacional em Newtons (N), que equivale a quilograma metro por segundo ao quadrado.
Para calcular a força, usa-se a seguinte equação:
F= m.a
F = resultado de todas as forças que agem sobre o corpo
m = massa do corpo que as forças atuam
a = aceleração adquirida
Exemplo: Quando um força de 15N é aplicada em um corpo de 3kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
F = m. a
15 = 3a
a = 5m/s²
Terceira lei de Newton
A Terceira Lei de Newton é conhecida como princípio da ação e reação. Essa lei diz que sempre que um corpo exerce uma força sobre outro corpo o segundo reage exercendo no primeiro uma mesma força, de mesma intensidade e direção, porém de sentido inverso.