Resumo de Dinâmica: conceitos e fórmulas essenciais

Dinâmica é a parte da Mecânica que relaciona o movimento de um corpo às forças que atuam nele. Antes de escolher uma fórmula, identifique o corpo estudado, desenhe as forças externas e defina os sentidos positivos dos eixos. A força resultante determina a aceleração, não a velocidade diretamente.

Este resumo organiza a teoria antes dos exercícios. O mesmo roteiro serve para blocos, planos inclinados, elevadores, cordas e movimentos circulares.

1. O que você precisa saber

Força é uma grandeza vetorial: módulo, direção e sentido fazem diferença. Depois de escolher um eixo, some algebricamente as forças em sentidos opostos. No SI, a unidade de força é o newton (N): 1 N é igual a 1 kg·m/s².

Primeira lei: em um referencial inercial, se a força resultante é nula, o corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Equilíbrio não significa necessariamente repouso.
Segunda lei: a aceleração tem a mesma direção e o mesmo sentido da força resultante, e depende da massa do corpo.
Terceira lei: forças de ação e reação têm mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos, mas atuam em corpos diferentes. Portanto, não se anulam no diagrama de um único corpo.

2. Conceitos-chave e diagrama de forças

O diagrama de corpo livre mostra apenas as forças que agem no corpo escolhido. As mais frequentes são peso, força normal, tração, atrito e força elástica. O peso aponta para o centro da Terra e vale mg. A normal é perpendicular à superfície de contato e, em geral, não é igual ao peso.

O atrito estático se ajusta para impedir o deslizamento, até um valor máximo. O atrito cinético atua quando há deslizamento relativo entre as superfícies.
Em um plano inclinado de ângulo θ, uma escolha prática é usar eixos paralelo e perpendicular ao plano. Assim, a componente do peso paralela ao plano tem módulo mg sen θ e a perpendicular tem módulo mg cos θ.
Na mola ideal, a força elástica é restauradora: ela aponta no sentido oposto à deformação escolhida como positiva.

3. Fórmulas essenciais de Dinâmica

\sum \vec{F} = m\vec{a}

Segunda lei de Newton: em um referencial inercial, para um sistema de massa constante, a soma vetorial das forças externas é igual ao produto da massa, em kg, pela aceleração, em m/s². Use componentes quando o problema tiver mais de uma direção.

P = mg

Peso: a aceleração da gravidade deve ser a indicada no enunciado ou adotada no problema. Peso e massa não são sinônimos. Massa é medida em kg; peso, em N.

F_{at,e} \leq \mu_e N \qquad \text{e} \qquad F_{at,c} = \mu_c N

Atrito: no caso estático, não suponha de saída que o atrito tem o valor máximo. No caso cinético, o módulo é dado pelo coeficiente de atrito cinético multiplicado pela normal, no modelo usual.

F_{el} = -kx

Lei de Hooke: a constante elástica é medida em N/m, e o deslocamento é medido em m em relação à configuração natural da mola. O sinal negativo indica que a mola se opõe ao deslocamento. A expressão descreve uma mola ideal no regime elástico linear.

F_c = m\frac{v^2}{R}

Em uma trajetória circular, a resultante radial aponta para o centro da curva. Força centrípeta não é uma força a mais. É o nome da resultante das forças na direção radial.

4. Checagens rápidas antes de marcar a alternativa

Se a aceleração é zero, verifique se a soma das forças em cada eixo é zero; a velocidade pode ser diferente de zero.
Se o corpo está em contato com uma superfície, não assuma automaticamente que normal e peso têm o mesmo módulo. Isso ocorre apenas em condições específicas, como apoio horizontal sem outras forças verticais e sem aceleração vertical.
Se houver atrito estático, confira primeiro o sentido em que o corpo tenderia a deslizar. O atrito aponta no sentido contrário a essa tendência.
Em ação e reação, identifique dois corpos diferentes: por exemplo, a mesa exerce normal no livro e o livro exerce força na mesa.
Confira unidades: massa em kg, aceleração em m/s² e força em N. Um resultado de força sem unidade ou com dimensão de velocidade indica erro de montagem.

5. Próximo passo: pratique por tipo de situação

Depois da revisão, resolva exercícios por modelo físico. Comece pelas leis de Newton e pelos tipos de força. Em seguida, passe para plano inclinado, elevadores e força centrípeta. Ao corrigir, refaça o diagrama de corpo livre antes de olhar a conta.