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Fisica

Dinâmica na física

Dinâmica na física

Dinâmica é um ramo da mecânica que estuda as causas das mudanças no movimento mecânico. Esta ciência estuda a relação entre as forças que atuam sobre os objetos e os efeitos que elas produzirão no movimento resultante de sua ação.

O termo dinâmico vem do grego e significa força ou poder.

Na mecânica clássica, essas causas são forças. Conceitos como massa, momento, momento angular e energia também estão envolvidos na dinâmica.

A dinâmica baseada nas leis de Newton é chamada de dinâmica clássica. A dinâmica clássica descreve o movimento de corpos com velocidades que variam de frações de milímetros por segundo a quilômetros por segundo.

No entanto, esses métodos não são mais válidos para o movimento de objetos de tamanhos muito pequenos (mecânica quântica) e para movimentos com velocidades próximas à velocidade da luz ( mecânica relativística ). Tais movimentos estão sujeitos a outras leis.

Este ramo da física também estuda o movimento de um meio contínuo, isto é, corpos deformáveis, líquidos e gases.

Leis de Newton: A Fundação da Dinâmica

A dinâmica clássica é baseada nas três leis fundamentais de Isaac Newton que explicam os efeitos que serão produzidos em um corpo e os efeitos das forças que são aplicadas a ele:

  • Primeira Lei de Newton: Um corpo permanece em repouso ou em movimento uniforme se nenhum outro corpo age sobre ele ou sua ação é compensada.

  • Segunda lei de Newton: Nos sistemas de referência físicos inerciais, a aceleração adquirida por um ponto material é diretamente proporcional à força que o causa, coincide com ela em direção e é inversamente proporcional à massa do ponto material.

  • Terceira lei de Newton: As forças com as quais os corpos agem uns sobre os outros estão na mesma linha reta, têm direções opostas e magnitudes iguais.

Campos de estudo da dinâmica em física

Dinâmica é um campo da física que é dividido em diferentes disciplinas. Abaixo estão os mais destacados:

Dinâmica de um ponto

A dinâmica de um ponto trata de estudar a interação de pontos materiais, que são corpos cujas dimensões podem ser desprezadas em comparação com as dimensões características do fenômeno em estudo. Ele se concentra em analisar como as forças atuam sobre esses pontos materiais e como essas forças afetam seu movimento.

Dinâmica do corpo rígido

A dinâmica dos corpos rígidos se dedica ao estudo da interação de corpos absolutamente rígidos. 

Considera-se que estes corpos não sofrem deformações, o que permite analisar de forma simplificada o seu movimento e as forças que atuam sobre eles.

Dinâmica de corpos deformáveis

A dinâmica dos corpos deformáveis ​​abrange o estudo dos corpos que podem sofrer deformações sob a ação de forças externas.

Este campo analisa como as forças aplicadas afetam a forma e o comportamento mecânico de corpos deformáveis, considerando aspectos como elasticidade, plasticidade e resistência dos materiais.

Dinâmica de fluidos

A dinâmica dos fluidos dedica-se ao estudo do movimento dos fluidos (líquidos e gases) e como eles interagem entre si e com os corpos sólidos. Fenômenos como escoamento laminar e turbulento, conservação de massa e energia em um escoamento, viscosidade e pressão são investigados.

Este campo da física também é conhecido como mecânica dos fluidos.

Exemplos de dinâmica

Abaixo estão alguns exemplos de situações cotidianas em que os conceitos de dinâmica estão envolvidos:

  1. Um carro acelerando: quando você pressiona o pedal do acelerador em um carro, uma força para frente é aplicada que impulsiona o veículo. A força resultante determinará a aceleração do carro, de acordo com a segunda lei de Newton.

  2. Um objeto em queda livre: Quando você deixa cair um objeto de uma altura, ele experimenta uma aceleração devido à força gravitacional. A força gravitacional atua como a força resultante que acelera o objeto para baixo.

  3. Choques de bilhar: Ao acertar uma bola de bilhar com o taco, é aplicada uma força que transfere impulso para ela. Durante a colisão, a transferência de momento linear e a interação de forças entre as bolas envolvidas seguem os princípios da terceira lei de Newton.

  4. Empurrando um objeto em uma superfície áspera: Quando você aplica uma força para empurrar um objeto em uma superfície áspera, a força de atrito atua na direção oposta do movimento e depende das características da superfície e da força normal.

  5. O acionamento de uma turbina a vapor em uma usina nuclear: No processo de geração de energia nuclear, a dinâmica dos fluidos desempenha um papel fundamental no processo de conversão de energia térmica em energia mecânica.

  6. Um balão de ar quente usa os princípios da dinâmica dos fluidos, mas também pode ser calculado como um sólido rígido submetido à força da gravidade.

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Data de publicació: 23 de janeiro de 2022
Última revisió: 5 de julho de 2023