Dinâmica Clássica de Partículas e Sistemas: Tradução da 5ª edição norte-americana

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29/02/2016

12:05:14

dinâmica clássica de

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion

e

9 788522 109067

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion dinâmica clássica de partículas e sistemas

......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 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......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Tradução . . . . . . . . . . . . . . . . .5ª .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . . . . . .edição norte-americana ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... e da terra, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Os . . . .estudantes . . . . . . . . . . . . . . . .das . . . . . .ciências . . . . . . . . . . . .exatas ..... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .principalmente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .física, . . . . . . . . . . . . . .nível .... avançado de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . . . . . . . . . . .em ......... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .graduação . . . . . . . . . . . . . . .e . . .pós-graduação, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .bem . . . . . como aqueles ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... best-seller da . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .das . . . . . .Engenharias, . . . . . . . . . . . . . . . . . . podem . . . . . . . . . . . se . . . .valer . . . . . . . .deste . ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .no . . . . . . . . . . . .a. .mecânica .......... de partículas, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .clássica, . . . . . . . . . . . . . . . . .qual ................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .os . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e . . . . . . . . . . . . rígidos ..... são . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . .partículas . . . . . . . . . . . . . . . . corpos ............... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

A abordagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . apresentados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . maneira . . . . . . . . . . . . .clara . . . . . . .e . . .completa. ........ ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .didática . . . . . . . . . . . . . . . . . .nível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .introduz . . . . . . . . . . . . . . . .conceitos .. mais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .em . . . . . . . . . . . . .crescente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .os ...... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . .mecânica, . . . . . . . . . . . . . . . passando . . . . . . . . . . . . . . .pelo . . . . . . cálculo . vetorial até ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .as . . . .formulações . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . .Lagrange . . . . . . . . . . . . .e . . .Hamilton. . . . . . . . . . . . . . . .Por . . . . meio de uma ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .linguagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e . . . . . . . . . . . . . . . . . .transforma-se .................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .simples . . . . . . . . . . . . . .profunda, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . em uma ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .poderosa . . . . . . . . . . . . . ferramenta . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . .resolução . . . . . . . . . . . . . .de ................ sem perder o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .problemas, ........... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . rigor . . . . . . . .matemático. . . . . . . . . . . . . . . . . . .A . . .notação . . . . . . . . . . . .e . .a . . .terminologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mais . atuais são ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . fim . . . . . . . . . .facilitar . . . . . . . . . . . . . . . .estudante ........................ para a física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . .ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a. .transição ....... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .avançada . . . . . . . . . . . . . . . . .o . . . . . . . . . . . . . . . . . . .matemático, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . para a ....................................................................e . . . . . .formalismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .necessário ............ ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .compreensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dos . . . . . fenômenos . . . . . . . . . . . . . . . . .físicos. . . . . . . . . . .O . . .livro . . . . . . .Dinâmica ....

Clássica de ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Partículas . . . . . . . . . . . . . . .e. .Sistemas . . . . . . . . . . . . .pode . . . . . . . .ser . . . . .usado . . . . . . . . .em . . . . . cursos . . . . . . . . . .de um ou dois ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .semestres, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .quatro . . . . . . . . . . . . . . . . . .semanais . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de ....... com os critérios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .com . . . . . . . . . . . . . . . . .aulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ou . . . . . . . . .acordo ... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .do . . . . .plano . . . . . . . . .pedagógico . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . .instituição. ............................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Aplicações: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .para . . . . . . . . . . .disciplinas ..................... analítica, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . livro-texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mecânica ...... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . .clássica . . . . . . . . . . .e . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . .dos . . . . . .sólidos. . . . . . . . . . . . Pode .... ser utilizado em ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .cursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . . . . . celeste ...............

Indicado, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .introdutórios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e. .relatividade. .. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ainda, . . . . . . . . . . . . . . . . .estudos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de ................ e pós-graduação em . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .para . . . . . . . . . . . . . . . . . . .avançados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .graduação ........... .......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Física . . . . . . . .e . . .Engenharias. ............................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ISBN13 ......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – 978-85-221-0906-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ISBN10 ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – 85-221-0906-0 ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . Para . . . . . . . . . . .soluções . . . . . . . . . . . . . .curso . . . . . . . .aprendizado, ....................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .suas . . . . . . . . . . . . . . . de . . . . . . . . . .e ......................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . visite ........................................................................................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .www.cengage.com.br ................................................................................................. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

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AF_dinamicasparticulascelulares_lombada31,6_offset75g.pdf

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion

dinâmica clássica de

e

Tradução da 5ª edição norte-americana

material para o professor respostas comentadas dos exercícios propostos no livro

Termodinâmica Merle C. Potter Elaine P. Scott Mecânica dos Materiais – Tradução da 7ª edição norte-americana James M. Gere Barry J. Goodno Física do Estado Sólido Neil W. Ashcroft N. David Mermin

Vibrações Mecânicas – Tradução da

2ª edição norte-americana

Balakumar Balachandran

Edward B. Magrab

DINÂMICA CLÁSSICA DE PARTÍCULAS E SISTEMAS

TRADUÇÃO DA 5A EDIÇÃO nORTE-aMERICANA

Stephen T. Thornton Professor de Física, Universidade da Virgínia

Jerry B. Marion Professor de Física (in memorian), Universidade de Maryland

Tradução All Tasks Revisão Técnica Fábio Raia Professor doutor da Universidade Presbiteriana Mackenzie e da Fundação Armando Álvares Penteado nas disciplinas mecânica vibratória I e II.

Austrália • Brasil • Japão • Coreia • México • Cingapura • Espanha • Reino Unido • Estados Unidos

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Prefácio

Das cinco edições deste texto, esta é a terceira que preparei. Ao fazê-lo, tentei me ater ao objetivo original do falecido Jerry Marion no sentido de produzir uma descrição moderna e razoavelmente completa da mecânica clássica de partículas, sistemas de partículas e corpos rígidos para estudantes de física em nível avançado de graduação. Os três propósitos deste livro continuam sendo: 1. Apresentar um tratamento moderno dos sistemas mecânicos clássicos de forma que a transição para a teoria quântica da física possa ser efetuada com a menor dificuldade possível.

2. Apresentar novas técnicas matemáticas aos estudantes e, se possível, proporcionar-lhes prática suficiente na resolução de problemas de modo que eles possam adquirir razoável proficiência em sua utilização.

3. Transmitir ao estudante, no período crucial de sua carreira acadêmica entre a física “introdutória” e a física “avançada”, algum grau de sofisticação no tratamento do formalismo teórico e da técnica operacional de solução de problemas.

Após a apresentação de uma fundamentação sólida nos métodos vetoriais no Capítulo 1, métodos matemáticos adicionais são desenvolvidos ao longo do livro, conforme as necessidades de cada momento. É aconselhável que os alunos continuem estudando matemática avançada em cursos separados. O rigor matemático deverá ser aprendido e apreciado pelos estudantes de física. Porém, em pontos onde a continuidade da física poderia ser comprometida pela insistência sobre generalidade total e rigor matemático, a física teve precedência.

Alterações na quinta edição Os comentários e sugestões de muitos usuários da obra Dinâmica Clássica foram incorporados a esta quinta edição. Sem o feedback dos muitos professores que utilizaram este texto não seria possível produzir um livro-texto de valor significativo para a comunidade de física. Após a revisão abrangente da quarta edição, as alterações nesta edição foram relativamente menores.

Somente algumas mudanças na disposição do material foram efetuadas. Porém, vários exemplos, especialmente os numéricos, e muitos problemas de final de capítulo foram acrescentados. Os usuários não queriam grandes mudanças nos tópicos abordados, mas sim exemplos adicionais para os alunos, e uma gama mais ampla de problemas é sempre solicitada.

vii

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viii

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

Um grande esforço continua a ser feito para corrigir as soluções dos problemas disponíveis nos Manuais de Soluções do Professor e do Aluno. Agradeço aos muitos usuários que enviaram comentários relativos às soluções dos vários problemas e muitos de seus nomes estão relacionados a seguir. As respostas aos problemas com números pares foram mais uma vez incluídas ao final do livro, e as referências selecionadas e a bibliografia geral foram atualizadas.

Adequação ao curso O livro é adequado a um curso de graduação (7o ou 8o semestre), com um ou dois semestres, em mecânica clássica, ministrado após um curso introdutório de física com a utilização do cálculo diferencial e integral. Na Universidade da Virgínia, ministramos um curso de um semestre com base principalmente nos primeiros 12 capítulos, com várias omissões de algumas seções a critério do professor. As seções que podem ser omitidas sem comprometer a continuidade estão indicadas como opcionais. Porém, o professor também pode saltar outras seções (ou capítulos inteiros), como desejar. Por exemplo, o Capítulo 4 (Oscilações Não Lineares e Caos) pode ser saltado em sua totalidade para um curso de um semestre. Alguns professores optam por não abordar o material de cálculo de variações no Capítulo 6. Outros podem preferir iniciar pelo Capítulo 2, saltar a apresentação matemática do Capítulo 1 e apresentar os conceitos matemáticos conforme a necessidade. Essa técnica de lidar com a apresentação matemática é perfeitamente aceitável e a comunidade se divide em termos desse assunto, com uma ligeira preferência pelo método aqui utilizado. O livro também é adequado para uso em um ano acadêmico completo, enfatizando métodos matemáticos e numéricos, conforme desejado pelo professor.

O livro é apropriado para aqueles que desejam ministrar cursos da forma tradicional, sem cálculos computacionais. Entretanto, um número cada vez maior de professores e alunos está familiarizado com cálculos numéricos e os adota. Além disso, podemos aprender muito ao efetuar cálculos nos quais os parâmetros podem ser variados e condições do mundo real, como atrito e resistência do ar, podem ser incluídas. Antes da 4a edição, decidi deixar a escolha do método a cargo do professor e/ou aluno, para a seleção das técnicas computacionais a serem utilizadas. Essa decisão se confirmou, pois existem muitos software excelentes (incluindo Mathematica, Maple e Mathcad, somente para citar três deles) disponíveis para uso. Além disso, alguns professores têm alunos que codificam programas de computador, o que constitui uma importante habilidade a ser adquirida.

Característica especial O autor manteve uma característica popular da obra original de Jerry Marion: o acréscimo de notas de rodapé históricas espalhadas ao longo de todo o texto. Vários usuários indicaram o valor que esses comentários históricos têm. A história da física foi praticamente eliminada dos currículos atuais e, como resultado, o aluno muitas vezes não conhece as informações básicas de um tópico específico. Essas notas de rodapé se destinam a aguçar o apetite e incentivar o aluno a pesquisar a história de seu campo de atuação.

Materiais para o professor Os auxílios de aula para acompanhar o livro estão disponíveis on-line na página do livro, em www.cengage.com.br O Manual do Professor contém soluções para todos os problemas de final de capítulo. Esse recurso é protegido por senha e está disponível aos professores que comprovadamente adotam a obra.

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Prefácio

ix

Agradecimentos Gostaria de agradecer imensamente às pessoas que enviaram problemas ou sugestões por escrito sobre o texto, responderam aos questionários ou analisaram partes da 4a edição. Entre elas: William L. Alford, Auburn University Philip Baldwin, University of Akron Robert P. Bauman, University of Alabama, Birmingham Michael E. Browne, University of Idaho Melvin G. Calkin, Dalhousie University F. Edward Cecil, Colorado School of Mines Arnold J. Dahm, Case Western Reserve University George Dixon, Oklahoma State University John J. Dykla, Loyola University of Chicago Thomas A. Ferguson, Carnegie Mellon University Shun-fu Gao, University of Minnesota, Morris Reinhard Graetzer, Pennsylvania State University Thomas M. Helliwell, Harvey Mudd College Stephen Houk, College of the Sequoias Joseph Klarmann, Washington University at St. Louis

Kaye D. Lathrop, Stanford University Robert R. Marchini, Memphis State University Robert B. Muir, University of North Carolina, Greensboro Richard P. Olenick, University of Texas, Dallas Tao Pang, University of Nevada, Las Vegas Peter Parker, Yale University Peter Rolnick, Northeast Missouri State University Albert T. Rosenberger, University of Alabama, Huntsville Wm. E. Slater, University of California, Los Angeles Herschel Snodgrass, Lewis and Clark College J. C. Sprott, University of Wisconsin, Madison Paul Stevenson, Rice University Larry Tankersley, United States Naval Academy Joseph S. Tenn, Sonoma State University Dan de Vries, University of Colorado

Esta 5a edição não teria sido possível sem a assistência de muitas pessoas que fizeram sugestões de alterações no texto, enviaram comentários sobre a solução de problemas, responderam o questionário ou revisaram capítulos. Agradeço sinceramente a sua ajuda e dedico a minha gratidão a: Jonathan Bagger, Johns Hopkins University Arlette Baljon, San Diego State University Roger Bland, San Francisco State University John Bloom, Biola University Theodore Burkhardt, Temple University Kelvin Chu, University of Vermont Douglas Cline, University of Rochester Bret Crawford, Gettysburg College Alfonso Diaz-Jimenez, Universidad Militar Nueva Granad, Colombia Avijit Gangopadhyay, University of Massachusetts, Dartmouth Tim Gfroerer, Davidson College Kevin Haglin, Saint Cloud State University Dennis C. Henry, Gustavus Adolphus College John Hermanson, Montana State University Yue Hu, Wellesley College

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Pawa Kahol, Wichita State University Robert S. Knox, University of Rochester Michael Kruger, University of Missouri Whee Ky Ma, Groningen University Steve Mellema, Gustavus Adolphus College Adrian Melott, University of Kansas William A. Mendoza, Jacksonville University Colin Morningstar, Carnegie Mellon University Martin M. Ossowski, Naval Research Laboratory Keith Riles, University of Michigan Lyle Roelofs, Haverford College Sally Seidel, University of New Mexico Mark Semon, Bates College Phil Spickler, Bridgewater College Larry Tankersley, United States Naval Academy Li You, Georgia Tech

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x

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

Gostaria de agradecer especialmente a Theodore Burkhardt da Temple University, que graciosamente permitiu a utilização de vários de seus problemas (e as soluções fornecidas) para inclusão nos finais de capítulos. Agradeço também a ajuda de Patrick J. Papin, San Diego State University, e Lyle Roelofs, Haverford College, que checaram a precisão do manuscrito. Além disso, gostaria de agradecer a assistência de Tran ngoc Khanh, que me ajudou consideravelmente com as soluções dos problemas da quinta edição, bem como a Warren Griffith e Brian Giambattista, que prestaram um serviço similar na quarta e terceira edições, respectivamente.

Um enorme agradecimento à equipe de profissionais da Brooks/Cole Publishing por sua orientação e ajuda.

Gostaria de receber sugestões ou notificações de erros em qualquer um desses materiais.

Meu endereço de contato é STT@Virginia.edu.

Stephen T. Thornton Charlottesville, Virginia

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Sumário

1

Matrizes, vetores e cálculo vetorial 1

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17

2

Mecânica Newtoniana – partícula única 43

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Introdução 1 Conceito de uma grandeza escalar 1 Transformações de coordenadas 2 Propriedades de matrizes de rotação 5 Operações matriciais 8 Definições adicionais 11 Significado geométrico das matrizes de transformação 12 Definições de uma grandeza escalar e um vetor em termos de propriedades de transformação 18 Operações escalares e vetoriais elementares 18 Produto escalar de dois vetores 19 Vetores unitários 21 Produto vetorial de dois vetores 22 Diferenciação de um vetor em relação a uma grandeza escalar 25 Exemplos de derivadas – velocidade e aceleração 27 Velocidade angular 30 Operador gradiente 33 Integração de vetores 36 Problemas 38

Introdução 43 Leis de Newton 44 Sistemas de referência 47 Equação do movimento para uma partícula 48 Teoremas da conservação 68 Energia 73 Limitações da mecânica newtoniana 78 Problemas 80 xi

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xii

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

3

Oscilações 87

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9

4

Introdução 87 Oscilador harmônico simples 88 Oscilações harmônicas em duas dimensões 91 Diagramas de fase 94 Oscilações amortecidas 95 Forças senoidais de impulsão 104 Sistemas físicos 108 Princípio da sobreposição – Séries de Fourier 112 Resposta dos osciladores lineares a funções de força de impulsão (Opcional) 115 Problemas 122

Oscilações não lineares e caos 129

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

Introdução 129 Oscilações não lineares 130 Diagramas de fase para sistemas não lineares 134 Pêndulo plano 138 Saltos, histerese e retardos de fase 142 Caos em um pêndulo 145 Mapeamento 150 Identificação do caos 154 Problemas 158

5 Gravitação 161

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

6

Introdução 161 Potencial gravitacional 162 Linhas de força e superfícies equipotenciais 171 Quando o conceito de potencial é útil? 172 Marés oceânicas 174 Problemas 179

Alguns métodos de cálculo de variações 183

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

Introdução 183 Formulação do problema 183 Equação de Euler 185 A “segunda forma” da equação de Euler 191 Funções com diversas variáveis dependentes 193 As equações de Euler quando condições auxiliares são impostas 193 A notação d 198 Problemas 199

7 Princípio de Hamilton – Dinâmica de Lagrange e Hamilton 201

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7.1 7.2

Introdução 201 Princípio de Hamilton 202

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Sumário

7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11

7.12

7.13

8

Introdução 291 Centro de massa 292 Quantidade de movimento linear do sistema 294 Quantidade de movimento angular do sistema 298 Energia do sistema 301 Colisões elásticas de duas partículas 306 Cinemática das colisões elásticas 313 Colisões inelásticas 318 Seções transversais de espalhamento 322 Fórmula de espalhamento de Rutherford 328 Movimento de foguetes 330 Problemas 336

Movimento em um sistema de referência não inercial 345

10.1

10.2

10.3

10.4

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Introdução 253 Massa reduzida 253 Teoremas da conservação – Primeiras integrais do movimento 254 Equações de movimento 256 Órbitas em um campo central 260 Energia centrífuga e potencial efetivo 261 Movimento planetário – Problema de Kepler 264 Dinâmica orbital 269 Ângulos apsidais e precessão (opcional) 275 Estabilidade de órbitas circulares (opcional) 279 Problemas 285

Dinâmica de um sistema de partículas 291

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

9.8

9.9

9.10

9.11

10

Coordenadas generalizadas 205 As equações de movimento de Lagrange em coordenadas generalizadas 208 Equações de Lagrange com multiplicadores indeterminados 218 Equivalência das equações de Newton e Lagrange 224 A essência da dinâmica de Lagrange 226 Um teorema relacionado à energia cinética 227 Teoremas de conservação revistos 228 Equações canônicas de movimento – Dinâmica hamiltoniana 233 Alguns comentários a respeito de variáveis dinâmicas e cálculos de variação em física 239 Espaço de fase e teorema de Liouville (opcional) 241 Teorema do virial (opcional) 244 Problemas 246

Movimento sob uma força central 253

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

8.8

8.9

8.10

9

xiii

Introdução 345 Sistemas de coordenadas em rotação 345 Forças centrífugas e forças de Coriolis 349 Movimento em relação à Terra 352 Problemas 364

04/01/2011 12:31:20

xiv

11

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

Dinâmica de corpos rígidos 367

11.1

11.2

11.3

11.4

11.5

11.6

11.7

11.8

11.9

11.10

11.11

11.12

Introdução 367 Movimento planar simples 368 Tensor de inércia 370 Momento angular 374 Eixos de inércia principais 379 Momentos de inércia de corpos em sistemas de coordenadas diferentes 382 Propriedades adicionais do tensor de inércia 386 Ângulos de Euler 393 Equações de Euler para um corpo rígido 397 Movimento livre de força de um pião simétrico 400 Movimento de um pião simétrico com um ponto fixo 405 Estabilidade das rotações de corpos rígidos 410 Problemas 413

12

Oscilações acopladas 419

12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8

12.9

13

Introdução 419 Dois osciladores harmônicos acoplados 420 Acoplamento fraco 423 Problema geral de oscilações acopladas 425 Ortogonalidade dos autovetores (opcional) 430 Coordenadas normais 432 Vibrações moleculares 438 Três pêndulos planos linearmente acoplados – um exemplo de degeneração 442 O fio carregado 445 Problemas 453

Sistemas contínuos; ondas 457

13.1

13.2

13.3

13.4

13.5

13.6

13.7

13.8

13.9

Introdução 457 Fio contínuo como um caso limitante do fio carregado 458 Energia de um fio vibratório 461 Equação de onda 463 Movimento forçado e amortecido 465 Soluções gerais da equação de onda 467 Separação da equação de onda 470 Velocidade de fase, dispersão e atenuação 475 Velocidade de grupo e pacotes de ondas 479 Problemas 483

14

Teoria especial da relatividade 487

14.1 14.2

Cap00.indd 14

Introdução 487 Invariância de Galileu 488

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Sumário

14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 14.10 14.11

xv

Transformação de Lorentz 489 Verificação experimental da teoria especial 495 Efeito Doppler relativístico 497 Paradoxo dos gêmeos 500 Quantidade de movimento relativístico 501 Energia 504 Espaço-tempo e quadrivetores 507 Função lagrangiana na relatividade especial 515 Cinemática relativística 516 Problemas 520

Apêndices

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A

Teorema de Taylor 526

B

Integrais elípticas 531

B.1 B.2 B.3

C

Equações diferenciais ordinárias de segunda ordem 536

C.1 C.2

D

Fórmulas úteis 544

D.1 D.2 D.3 D.4 D.5 D.6

E

Integrais úteis 549

E.1 E.2 E.3

Problemas 529

Integrais elípticas de primeiro tipo 531 Integrais elípticas de segundo tipo 531 Integrais elípticas de terceiro tipo 532 Problemas 535

Equações lineares homogêneas 536 Equações lineares não homogêneas 540 Problemas 543

Expansão binomial 544 Relações trigonométricas 545 Séries trigonométricas 546 Série exponencial e logarítmica 546 Quantidades complexas 546 Funções hiperbólicas 547 Problemas 548

Funções algébricas 549 Funções trigonométricas 550 Funções gama 551

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xvi

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

F

Relações diferenciais em sistemas de coordenadas diferentes 552

F.1 F.2 F.3

G

Uma “prova” da relação

H

Solução numérica para o Exemplo 2.7 557

Coordenadas retangulares 552 Coordenadas cilíndricas 552 Coordenadas esféricas 553

555

Referências selecionadas 560 Referências bibliográficas 562 Respostas aos problemas de numeração par 566 Índice remissivo I-1

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CAPÍTULO

1

Matrizes, vetores e cálculo vetorial 1.1 Introdução Os fenômenos físicos podem ser discutidos de forma concisa e elegante por meio da utilização de métodos vetoriais.1 Ao aplicarmos as “leis” físicas a situações particulares, os resultados devem ser independentes da nossa escolha de um sistema de coordenadas retangulares ou cilíndricas bipolares. Eles também devem ser independentes da escolha exata da origem das coordenadas. A utilização de vetores nos dá essa independência. Uma determinada lei física ainda será representada corretamente de forma independente do sistema de coordenadas que consideramos o mais conveniente para descrever um problema particular. Além disso, a utilização da notação vetorial oferece um método extremamente compacto de expressar até os resultados mais complicados.

Nos tratamentos elementares de vetores, a discussão pode começar com a afirmação de que “um vetor é uma quantidade que pode ser representada como um segmento de linha orientado”. Esse tipo de desenvolvimento seguramente produzirá os resultados corretos e é até benéfico para transmitir uma certa sensação da natureza física de um vetor. Partimos da premissa de que o leitor esteja familiarizado com esse tipo de desenvolvimento, porém não consideraremos essa abordagem neste texto, pois desejamos enfatizar o relacionamento entre um vetor e uma transformação de coordenadas. Portanto, apresentamos as matrizes e a notação matricial para descrever não somente a transformação, como também o vetor.

Apresentamos um tipo de notação que é prontamente adaptado à utilização de tensores, apesar de não encontrarmos esses objetos até que o curso normal dos eventos exija sua utilização (veja o Capítulo 11).

Não tentaremos efetuar uma exposição completa dos métodos vetoriais. Em seu lugar, consideraremos somente os tópicos necessários para um estudo dos sistemas mecânicos.

Desse modo, trataremos neste capítulo dos fundamentos da álgebra matricial e vetorial, e do cálculo vetorial.

1.2 Conceito de uma grandeza escalar Considere o arranjo de partículas mostrado na Figura 1.1a. Cada partícula do arranjo está rotulada de acordo com a sua massa, digamos, em gramas. Os eixos de coordenadas são mostrados de modo que possamos especificar uma partícula individual por meio de um par de números (x, y).

A massa M da partícula em (x, y) pode ser expressa como M(x, y). Desse modo, a massa da partícula 1 Josiah Willard Gibbs (1839–1903) merece muito do crédito pelo desenvolvimento da análise vetorial em torno de 1880–1882. Uma boa parte da notação vetorial atual se originou do trabalho de Oliver Heaviside (1850–1925), um engenheiro elétrico inglês, e data de 1893 aproximadamente.

1

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2

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

em x 5 2, y 5 3 pode ser expressa como M (x 5 2, y 5 3) 5 4. Considere agora uma rotação e um deslocamento dos eixos da forma mostrada na Figura 1.1b. A massa de 4 g se encontra agora posicionada em x = 4, y = 3,5; ou seja, a massa é especificada por M (x = 4, y = 3,5) = 4. Além disso, em geral, M(x, y) = M(x, y) (1.1)

pois a massa de qualquer partícula não é afetada por uma mudança nos eixos de coordenadas. As quantidades que são invariáveis sob uma transformação de coordenadas – que obedecem a uma equação desse tipo – são denominadas grandezas escalares.

Apesar de ser possível descrever a massa de uma partícula (ou a temperatura, velocidade etc.) em relação a qualquer sistema de coordenadas por meio do mesmo número, algumas propriedades físicas associadas à partícula (como o sentido de movimento da partícula ou o sentido de uma força eventualmente atuando sobre a partícula) não podem ser especificadas por meio dessa forma simples. A descrição dessas quantidades mais complexas requer a utilização de vetores. Do mesmo modo pelo qual uma grandeza escalar é definida como uma quantidade que permanece invariável sob uma transformação de coordenadas, um vetor também pode ser definido em termos de propriedades de transformação. Vamos inicialmente considerar como as coordenadas de um ponto mudam quando o sistema de coordenadas efetua uma rotação em torno de sua origem. y

y'

3

7

4

9

2

3

6

5

1

2

8

1

1

2

3

4

7

4

9

3

6

5

2

8

1

x' 3

5

2 x

4 3

1

(a)

2 1 (b)

Figura 1.1 Um arranjo de partículas em dois sistemas de coordenadas diferentes.

1.3 Transformações de coordenadas Considere um ponto P com coordenadas (x1, x2, x3) em relação a um certo sistema de coordenadas.2 A seguir, considere um sistema de coordenadas diferente, que pode ser gerado a partir do sistema original por meio de uma simples rotação. Considere as coordenadas do ponto P em relação ao novo sistema de coordenadas como sendo (x1, x2, x3). A situação é ilustrada na Figura 1.2 para um caso bidimensional.

A nova coordenada x1 é a soma da projeção de x1 sobre o eixo x1 (a linha ) com a projeção de x2 sobre o eixo x1 (a linha ou seja,

sen

(1.2a)

2 Rotulamos os eixos como x1, x2, x3 em vez de x, y, z para simplificar a notação quando da realização das somatórias.

Nesse momento, a discussão se limita a sistemas de coordenadas cartesianas (ou retangulares).

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

3

eixo x2

eixo x2'

P

x2

x'1

d e

x2'

a

u u

O

b

eixo x1'

c

eixo x1

x1

f

Figura 1.2 A posição de um ponto P pode ser representada em dois sistemas de coordenadas, um deles derivado pela rotação a partir do outro.

A coordenada __ é a soma de projeções similares: é igual à linha Of. Portanto,

porém, a linha

sen

também

(1.2b)

Vamos apresentar a notação a seguir: expressamos o ângulo entre o eixo x1 e o eixo x1 como (x1, x1) e, em geral, o ângulo entre o eixo xi e o eixo xj é indicado por (xi , xj). Além disso, definimos um conjunto de números por

(1.3)

Portanto, para a Figura 1.2, temos sen

(1.4)

sen

As equações de transformação (Equação 1.2) agora se tornam

(1.5a)

(1.5b) Desse modo, em geral, para três dimensões temos

Cap01.indd 3

(1.6)

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4

Dinâmica clássica de partículas e sistemas

ou, em notação de somatória,

(1.7)

A transformação inversa é

ou, em geral,

(1.8)

A quantidade é denominada cosseno diretor do eixo xi em relação ao eixo xj. É conveniente organizar em um arranjo quadrado denominado matriz. O símbolo em negrito indica a totalidade dos elementos individuais quando dispostos como segue:

(1.9)

Uma vez encontrados os cossenos diretores relativos aos dois conjuntos de eixos de coordenadas, as Equações 1.7 e 1.8 fornecem as regras gerais para a especificação das coordenadas de um ponto em qualquer sistema.

Quando é definido desse modo e ele especifica as propriedades de transformação das coordenadas de um ponto, é chamado de matriz de transformação ou matriz de rotação.

EXEMPLO 1.1 Um ponto P é representado no sistema (x1, x2, x3) por P(2, 1, 3). Em outro sistema de coordenadas, o mesmo ponto é representado como P(x2, x1, x3), onde x 2 sofreu rotação na direção de x3 em torno do eixo x1 por um ângulo de 308 (Figura 1.3). Encontre a matriz de rotação e determine

x3

x3'

x2'

P

30°

x2

x1 x'1

Figura 1.3 Exemplo 1.1. Um ponto P é representado em dois sistemas de coordenadas, um deles obtido por meio da rotação a partir do outro por 308.

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5

CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

Solução. Os cossenos diretores podem ser determinados a partir da Figura 1.3, utilizando a definição da Equação 1.3.

e utilizando a Equação 1.7, P(x2, x1, x3) é

Observe que o operador de rotação preserva o comprimento do vetor de posição.

1.4 Propriedades de matrizes de rotação3 Para iniciar a discussão das matrizes de rotação, vamos recordar dois resultados trigonométricos. Considere, como na Figura 1.4a, um segmento de linha se estendendo em certa direção no espaço. Escolhemos uma origem para o nosso sistema de coordenadas que se encontre em algum ponto da linha. A linha então forma alguns ângulos definidos com cada um dos eixos de coordenadas. Tomemos os ângulos formados com os eixos x1., x2-, x3- como sendo a, b, g. As quantidades de interesse são os cossenos desses ângulos; cos a, cos b, cos g.

Essas quantidades são denominadas cossenos diretores da linha. O primeiro resultado de que precisamos é a identidade (veja o Problema 1.2)

(1.10)

Em segundo lugar, se temos duas linhas com cossenos diretores cos a, cos b, cos g e cos a9, cos b9, cos g9, o cosseno do ângulo u entre essas linhas (veja a Figura 1.4b) é fornecido (veja o Problema 1.2) por

(1.11)

Uma boa parte das Seções 1.4–1.13 lida com métodos matriciais e propriedades de transformação e não será necessária até o Capítulo 11. Desse modo, o leitor poderá saltar essas seções até quando elas forem necessárias, se desejado. Essas relações absolutamente necessárias – produtos escalares e vetoriais, por exemplo – já deverão ser familiares dos cursos introdutórios.

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Dinâmica clássica de partículas e sistemas

Com um conjunto de eixos x1, x2, x3, vamos agora efetuar uma rotação arbitrária sobre algum eixo através da origem. Na nova posição, rotulamos os eixos como x1, x2, x3. A rotação das coordenadas pode ser especificada fornecendo-se os cossenos de todos os ângulos entre os vários eixos, em outras palavras, por meio de lij.

Nem todas as nove quantidades lij são independentes. Na realidade, seis relações existem entre os lij, de modo que somente três são independentes. Encontramos essas seis relações utilizando os resultados trigonométricos informados nas Equações 1.10 e 1.11.

Em primeiro lugar, o eixo x1 pode ser considerado ele próprio como sendo uma linha no sistema de coordenadas (x1, x2, x3). Os cossenos diretores dessa linha são (l11, l12, l13).

Similarmente, os cossenos diretores do eixo x2 no sistema (x1, x2, x3) são fornecidos por (l21, l22, l23). Pelo fato de o ângulo entre o eixo x1 e o eixo x2 ser p /2, temos, da Equação 1.11,

ou4

E, em geral,

(1.12a)

A Equação 1.12a fornece três (uma para cada valor de i ou k) das seis relações entre os lij.

Pelo fato de a soma dos quadrados dos cossenos diretores de uma linha ser igual à unidade (Equação 1.10), temos para o eixo x1 no sistema (x1, x2, x3),

ou

e, em geral,

(1.12b)

que constituem as três relações restantes entre os lij. x3

x3

( , , )

( , , ) ( ', ' , ')

x2

x2

x1 (a)

x1

(b)

Figura 1.4 (a) Um segmento de linha é definido por ângulos (a, b, g) a partir dos eixos de coordenadas. (b) Outro segmento de linha é adicionado, definido pelos ângulos (a9, b9, g9).

Todas as somatórias nesta seção são entendidas como se estendendo de 1 a 3.

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

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Podemos combinar os resultados fornecidos pelas Equações 1.12a e 1.12b como (1.13)

onde ik é o símbolo delta de Kronecker5 se se

(1.14)

A validade da Equação 1.13 depende das coordenadas dos eixos em cada um dos sistemas sendo mutuamente perpendiculares. Esses sistemas são ortogonais, e a Equação 1.13 é a condição de ortogonalidade. A matriz de transformação l, que especifica a rotação de qualquer sistema de coordenadas ortogonais, deverá então obedecer à Equação 1.13.

Se considerássemos os eixos x1 como linhas no sistema de coordenadas x e efetuássemos um cálculo análogo aos nossos cálculos precedentes, encontraríamos a relação

(1.15)

As duas relações de ortogonalidade que derivamos (Equações 1.13 e 1.15) parecem ser diferentes. (Observação: Na Equação 1.13, a somatória é efetuada sobre os segundos índices dos lij, ao passo que, na Equação 1.15, a somatória é efetuada sobre os primeiros índices.) Desse modo, parece que dispomos de um sistema excessivamente determinado: doze equações com nove incógnitas.6 Entretanto, esse não é o caso, pois as Equações 1.13 e 1.15 não são realmente diferentes. Na realidade, a validade de qualquer uma dessas equações implica a validade das outras. Isso fica claro em bases físicas (pois as transformações entre os dois sistemas de coordenadas em qualquer direção são equivalentes) e, portanto, omitiremos uma prova formal. Consideramos a Equação 1.13 ou a Equação 1.15 como fornecendo as relações de ortogonalidade para nossos sistemas de coordenadas.

Na discussão precedente relativa à transformação das coordenadas e às propriedades de matrizes de rotação, consideramos o ponto P como sendo fixo e permitimos a rotação dos eixos de coordenadas. Essa interpretação não é a única; poderíamos muito bem ter mantido os eixos fixos e permitido que o ponto efetuasse uma rotação (sempre mantendo a distância à origem constante). Em qualquer evento, a matriz de transformação é a mesma. Por exemplo, considere os dois casos ilustrados nas Figuras 1.5a e b. Na Figura 1.5a, os eixos x1 e x2 são eixos de referência, e os eixos x1 e x2 foram obtidos por meio de uma rotação por um ângulo u. Portanto, as coordenadas do ponto P em relação aos eixos girados podem ser encontradas (veja as Equações 1.2a e 1.2b) a partir de sen

sen

(1.16)

Entretanto, se os eixos forem fixos e o ponto P puder girar (como na Figura 1.5b) por um ângulo u sobre a origem (mas no sentido oposto daquele dos eixos girados), as coordenadas Pserão exatamente aquelas fornecidas pela Equação 1.16. Portanto, podemos dizer que a transformação atua sobre o ponto fornecendo um novo estado do ponto expresso em relação

Apresentado por Leopold Kronecker (1823–1891).

Lembre que cada uma das relações de ortogonalidade representa seis equações.

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Dinâmica clássica de partículas e sistemas

a um sistema de coordenadas fixo (Figura 1.5b) ou que a transformação atua sobre o sistema de eixos de referência (o sistema de coordenadas), como na Figura 1.5a. Matematicamente, as interpretações são inteiramente equivalentes. x2

x2

x' 2 P

P

P'

x'1

u

u

u

x1

x1

(a)

(b)

Figura 1.5 (a) Os eixos de coordenadas x1, x2 são girados por um ângulo de u, mas o ponto P permanece fixo. (b) Nesse caso, as coordenadas do ponto P sofrem rotação até um novo ponto P', mas não o sistema de coordenadas.

1.5 Operações matriciais7 A matriz fornecida na Equação 1.9 tem os mesmos números de linhas e colunas, sendo portanto chamada de matriz quadrada. Uma matriz não precisa ser quadrada. Na realidade, as coordenadas de um ponto podem ser expressas como uma matriz coluna

(1.17a)

ou como uma matriz linha

(1.17b)

Devemos agora estabelecer regras de multiplicação de duas matrizes. Essas regras deverão ser consistentes com as Equações 1.7 e 1.8 ao optarmos por expressar os xi e os xi em forma matricial. Vamos considerar uma matriz coluna para as coordenadas. Temos então as expressões equivalentes a seguir:

7 A teoria das matrizes foi primeiramente desenvolvida de forma abrangente por A. Cayley em 1855, porém muitas dessas ideias resultaram do trabalho de Sir William Rowan Hamilton (1805–1865), que discutiu os “operadores de vetores lineares” em 1852. O termo matriz foi utilizado pela primeira vez por J. J. Sylvester em 1850.

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

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As Equações 1.18a–d especificam completamente a operação de multiplicação de uma matriz de três linhas e três colunas por uma matriz de três linhas e uma coluna. (Para manter a consistência com a convenção padrão de matrizes, escolhemos x e x como as matrizes coluna. A multiplicação do tipo mostrado na Equação 1.18c não estará definida se x e x forem matrizes linha.)8 Devemos agora estender nossa definição de multiplicação para incluir matrizes com quantidades arbitrárias de linhas e colunas.

A multiplicação de uma matriz A e uma matriz B estará definida somente se a quantidade de colunas de A for igual à quantidade de linhas de B. (A quantidade de linhas de A e a quantidade de colunas de B são ambas arbitrárias.) Portanto, em analogia com a Equação 1.18a, o produto AB é dado por

(1.19)

Como exemplo, vamos consierar as duas matrizes A e B como sendo

Multiplicamos as duas matrizes por

(1.20)

O produto das duas matrizes, C, é

(1.21)

Para obter o elemento Cij na i-ésima linha e na j-ésima coluna, definimos primeiro as duas matrizes adjacentes como fizemos na Equação 1.20 na ordem A e, a seguir B. Multiplicamos então os elementos individuais na i-ésima linha de A, um a um da esquerda para a direita, pelos elementos correspondentes na j-ésima coluna de B, um a um de cima para baixo.

Adicionamos todos esses produtos e a soma constituirá o elemento Cij. Agora fica mais fácil verificar por que uma matriz A com m linhas e n colunas deve ser multiplicada por outra matriz B com n linhas e qualquer número de colunas, digamos, p. O resultado será uma matriz C de m linhas e p colunas.

Ainda que sempre que operamos sobre x com a matriz l a matriz de coordenadas x deva ser expressa como uma matriz coluna, também podemos expressar x como uma matrix linha (x1, x2, x3), para outras aplicações.

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EXEMPLO 1.2

Encontre o produto AB das duas matrizes listadas abaixo:

Solução. Seguimos o exemplo das Equações 1.20 e 1.21 para multiplicar as duas matrizes.

O resultado da multiplicação de uma matriz 3 3 3 por uma matriz 3 3 2 é uma matriz 3 3 2.

Fica evidente da Equação 1.19 que a multiplicação de matrizes não é comutativa. Desse modo, se A e B forem ambas matrizes quadradas, as somas e

estarão ambas definidas, porém, em geral, não serão iguais.

EXEMPLO 1.3

Demonstre que a multiplicação das matrizes A e B neste exemplo é não comutativa.

Solução. Se A e B forem as matrizes

então

mas

desse modo

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

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1.6 Definições adicionais Uma matriz transposta é aquela derivada de uma matriz original pela permuta entre linhas e colunas. Indicamos a transposta de uma matriz A por At. De acordo com a definição, temos

(1.22)

Evidentemente,

(1.23)

A Equação 1.8 pode, portanto, ser expressa como qualquer uma das expressões equivalentes a seguir:

A matriz identidade é aquela que, ao ser multiplicada por outra matriz, deixa essa última inalterada. Desse modo,

(1.25)

ou seja,

Vamos considerar a matriz de rotação ortogonal para o caso bidimensional:

Então

Utilizando a relação de ortogonalidade (Equação 1.13), encontramos

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Dinâmica clássica de partículas e sistemas

de modo que, para o caso especial de matriz de rotação ortogonal l, temos9

(1.26)

A inversa de uma matriz é definida como a matriz que, ao ser multiplicada pela matriz original, produz a matriz identidade. A inversa da matriz l é indicada por l-1: l l-1 5 1 (1.27)

Comparando as Equações 1.26 e 1.27, encontramos

para matrizes ortogonais (1.28)

Portanto, a transposta e a inversa da matriz de rotação l são idênticas. Na realidade, a transposta de qualquer matriz ortogonal é igual à sua inversa.

Para resumir algumas das regras da álgebra matricial: 1. Em geral, a multiplicação de matrizes não é comutativa:

(1.29a)

O caso especial da mutiplicação de uma matriz por sua inversa é comutativo: AA-1 5 A-1 A 5 1

(1.29b)

A matriz identidade sempre comuta:

(1.29c)

2. A multiplicação de matrizes é associativa:

(1.30)

3. A adição de matrizes é efetuada por meio da adição dos elementos correspondentes das duas matrizes. Os componentes de C da adição C 5 A 1 B são

Cij 5 Aij 1 Bij (1.31) A adição estará definida somente se A e B tiverem as mesmas dimensões.

1.7 Significado geométrico das matrizes de transformação Considere a rotação de eixos de coordenadas no sentido anti-horário10 por um ângulo de 908 sobre o eixo x 3 , como mostra a Figura 1.6. Nessa rotação, x1= x2, x2= – x1, x3= x3.

Os únicos cossenos que não se anulam são

Este resultado não é válido para matrizes em geral. Ele é verdadeiro somente para matrizes ortogonais.

Determinamos o sentido de rotação ao observar ao longo da porção positiva do eixo de rotação no plano sendo rotacionado. Essa definição é consistente com a “regra da mão direita”, na qual a direção positiva é a de avanço de um parafuso com rosca à direita quando girado no mesmo sentido.

9

10

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

portanto, a matriz l para esse caso é

x'3

x3

x'2 x2 x1

l1

x'1

rotação 90º em torno do eixo x3

Figura 1.6 O sistema de coordenadas x1, x2, x3 sofre rotação de 908 no sentido anti-horário sobre o eixo x3. Isso é consistente com a regra da mão direita de rotação.

Considere agora a rotação no sentido anti-horário por 908 sobre o eixo x1 , como mostra a Figura 1.7. Temos x1= x1, x2= x3, x3= – x2, e a matriz de transformação é

x '2

x3

x2

l2

x '3

rotação 90º em torno do eixo x1

x '1

x1

Figura 1.7 O sistema de coordenadas x1, x2, x3 sofre rotação de 908 no sentido anti-horário sobre o eixo x1. x3

x'2

x'3 x '2 x2 x1

l1

rotação 90º em torno do eixo x3

x '1

l2

x'1

rotação 90º em torno do eixo x'1 x '3

Figura 1.8 O sistema de coordenadas x1, x2, x3 sofre rotação de 908 no sentido anti-horário sobre o eixo x3, seguido por rotação de 908 sobre o eixo x'1 intermediário .

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Dinâmica clássica de partículas e sistemas

Para encontrar a matriz de transformação para a transformação combinada na rotação sobre o eixo x3, seguida pela rotação sobre o novo eixo x (veja a Figura 1.8), temos

(1.32a)

e

(1.32b)

ou

(1.33a)

(1.33b)

Portanto, as duas rotações já descritas podem ser representadas por uma matriz de transformação única:

(1.34)

Observe que a ordem na e a orientação final é especificada por qual as matrizes de transformação operam em x é importante porque a multiplicação não é comutativa. Na outra ordem, resultando em uma orientação totalmente diferente. A Figura 1.9 ilustra as diferentes orientações finais de um paralelepípedo que sofre rotações correspondentes a duas matrizes de rotação lA, lB quando sucessivas rotações são efetuadas em ordem diferente. A parte superior da Figura representa a matriz produto lB lA, e a parte inferior representa o produto lA lB.

(1.35)

Considere a seguir a rotação de coordenadas ilustrada na Figura 1.10 (que é a mesma mostrada na Figura 1.2). Os elementos da matriz de transformação em duas dimensões são fornecidos pelos cossenos a seguir:

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CAPÍTULO 1 – Matrizes, vetores e cálculo vetorial

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sen

sen

Portanto, a matriz é sen

sen

x3

(1.36a)

lA

lB

rotação 90º em torno do eixo x3

rotação 90º em torno do eixo x2

x2 x1

lB

lA

rotação 90º em torno do eixo x2

rotação 90º em torno do eixo x3

Figura 1.9 Um paralelepípedo sofre duas rotações sucessivas em ordens diferentes.

Os resultados são diferentes.

Se essa rotação fosse tridimensional com x3 = x3, teríamos os seguintes cossenos adicionais:

e a matriz de transformação tridimensional será

sen sen

(1.36b)

Como exemplo final, considere a transformação que resulta na reflexão através da origem de todos os eixos, como mostra a Figura 1.11. Essa transformação é chamada de inversão.

Nesse caso, x1,= – x1, x2= – x2, x3 = – x3 e

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(1.37)

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Dinâmica clássica de partículas e sistemas x3 = x3'

u x1

u x2

x'1

x'2

Figura 1.10 O sistema de coordenadas x1, x2, x3 sofre rotação por um ângulo u no sentido anti-horário sobre o eixo x3.

Nos exemplos precedentes, definimos a matriz de transformação como sendo o resultado de duas rotações sucessivas, cada uma das quais sendo uma transformação ortogonal: Podemos provar que a aplicação sucessiva de transformações ortogonais sempre resulta em uma transformação ortogonal. Escrevemos

Combinando essas expressões, obtemos

Desse modo, obtemos a transformação de xi para x"i, operando sobre xi com a matriz (). A transformação combinada será então comprovada como sendo ortogonal se .

A transposta de uma matriz produto é o produto das matrizes transpostas tomadas na ordem inversa (veja o Problema 1.4), ou seja, (AB)t = Bt At. Portanto,

(1.38) x3

x'1 (Inversão) x2

x'2

x1

x'3

Figura 1.11 Um objeto sofre uma inversão, que é uma reflexão sobre a origem de todos os eixos.

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Porém, pelo fato de  e  serem ortogonais, t = –1 e t = –1. Multiplicando a equação acima por  a partir da direita, obtemos

Desse modo (1.39)

e a matriz  é ortogonal.

Os determinantes de todas as matrizes de rotação nos exemplos precedentes podem ser calculados de acordo com a regra padrão para a avaliação dos determinantes de segunda ou terceira ordem:

onde o determinante de terceira ordem foi expandido em determinantes menores da primeira linha. Portanto, para as matrizes de rotação utilizadas nesta seção, encontramos mas Desse modo, todas as transformações resultantes das rotações iniciadas a partir do conjunto original de eixos têm determinantes iguais a 11. Porém, uma inversão não pode ser gerada por nenhuma série de rotações, e o determinante de uma matriz de inversão é igual a 21. As transformações ortogonais, cujas matrizes têm determinante igual a 11, são denominadas de rotações apropriadas. Aquelas com determinantes iguais a 21 são denominadas rotações inapropriadas. Todas as matrizes ortogonais devem ter um determinante igual a 11 ou 21. Nesse ponto, concentramos nossa atenção no efeito de rotações apropriadas e não consideramos as propriedades especiais de vetores manifestadas nas operações inapropriadas.

EXEMPLO 1.4

Demonstre que |2| = 1 e |6| = –1.

Solução.

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dinâmica clássica de

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion

e

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion dinâmica clássica de partículas e sistemas

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......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Tradução . . . . . . . . . . . . . . . . .5ª .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . . . . . .edição norte-americana ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... e da terra, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Os . . . .estudantes . . . . . . . . . . . . . . . .das . . . . . .ciências . . . . . . . . . . . .exatas ..... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .principalmente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .física, . . . . . . . . . . . . . .nível .... avançado de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . . . . . . . . . . .em ......... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .graduação . . . . . . . . . . . . . . .e . . .pós-graduação, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .bem . . . . . como aqueles ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... best-seller da . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .das . . . . . .Engenharias, . . . . . . . . . . . . . . . . . . podem . . . . . . . . . . . se . . . .valer . . . . . . . .deste . ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .no . . . . . . . . . . . .a. .mecânica .......... de partículas, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .clássica, . . . . . . . . . . . . . . . . .qual ................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .os . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e . . . . . . . . . . . . rígidos ..... são . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . .partículas . . . . . . . . . . . . . . . . corpos ............... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

A abordagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . apresentados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . maneira . . . . . . . . . . . . .clara . . . . . . .e . . .completa. ........ ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .didática . . . . . . . . . . . . . . . . . .nível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .introduz . . . . . . . . . . . . . . . .conceitos .. mais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .em . . . . . . . . . . . . .crescente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .os ...... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . .mecânica, . . . . . . . . . . . . . . . passando . . . . . . . . . . . . . . .pelo . . . . . . cálculo . vetorial até ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .as . . . .formulações . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . .Lagrange . . . . . . . . . . . . .e . . .Hamilton. . . . . . . . . . . . . . . .Por . . . . meio de uma ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .linguagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e . . . . . . . . . . . . . . . . . .transforma-se .................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .simples . . . . . . . . . . . . . .profunda, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . em uma ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .poderosa . . . . . . . . . . . . . ferramenta . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . .resolução . . . . . . . . . . . . . .de ................ sem perder o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .problemas, ........... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . rigor . . . . . . . .matemático. . . . . . . . . . . . . . . . . . .A . . .notação . . . . . . . . . . . .e . .a . . .terminologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mais . atuais são ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . fim . . . . . . . . . .facilitar . . . . . . . . . . . . . . . .estudante ........................ para a física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . .ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a. .transição ....... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .avançada . . . . . . . . . . . . . . . . .o . . . . . . . . . . . . . . . . . . .matemático, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . para a ....................................................................e . . . . . .formalismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .necessário ............ ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .compreensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dos . . . . . fenômenos . . . . . . . . . . . . . . . . .físicos. . . . . . . . . . .O . . .livro . . . . . . .Dinâmica ....

Clássica de ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Partículas . . . . . . . . . . . . . . .e. .Sistemas . . . . . . . . . . . . .pode . . . . . . . .ser . . . . .usado . . . . . . . . .em . . . . . cursos . . . . . . . . . .de um ou dois ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .semestres, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .quatro . . . . . . . . . . . . . . . . . .semanais . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de ....... com os critérios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .com . . . . . . . . . . . . . . . . .aulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ou . . . . . . . . .acordo ... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .do . . . . .plano . . . . . . . . .pedagógico . . . . . . . . . . . . . . . . .da . . . .instituição. ............................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Aplicações: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .para . . . . . . . . . . .disciplinas ..................... analítica, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . livro-texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mecânica ...... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . .clássica . . . . . . . . . . .e . . .mecânica . . . . . . . . . . . . . .dos . . . . . .sólidos. . . . . . . . . . . . Pode .... ser utilizado em ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .cursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de . . . . . . . . . . . . . . . . . . celeste ...............

Indicado, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .introdutórios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e. .relatividade. .. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ainda, . . . . . . . . . . . . . . . . .estudos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de ................ e pós-graduação em . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .para . . . . . . . . . . . . . . . . . . .avançados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .graduação ........... .......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Física . . . . . . . .e . . .Engenharias. ............................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 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......................................................................................................................... ......................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . Para . . . . . . . . . . .soluções . . . . . . . . . . . . . .curso . . . . . . . .aprendizado, ....................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .suas . . . . . . . . . . . . . . . de . . . . . . . . . .e ......................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . visite ........................................................................................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .www.cengage.com.br ................................................................................................. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

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AF_dinamicasparticulascelulares_lombada31,6_offset75g.pdf

Stephen T. Thornton e Jerry B. Marion

dinâmica clássica de

e

Tradução da 5ª edição norte-americana

material para o professor respostas comentadas dos exercícios propostos no livro

Termodinâmica Merle C. Potter Elaine P. Scott Mecânica dos Materiais – Tradução da 7ª edição norte-americana James M. Gere Barry J. Goodno Física do Estado Sólido Neil W. Ashcroft N. David Mermin

Vibrações Mecânicas – Tradução da

2ª edição norte-americana

Balakumar Balachandran

Edward B. Magrab