Movimentos e forças

Movimentos e forçAS

01

03

05

MOVIMENTOS NA TERRA

MOVIMENTOS NA TERRA

Forças e movimentos

Movimentos retilíneos variados

Poisição e movimento de corpos

Forças e interação entre os corpos

02

04

MOVIMENTOS NA TERRA

Movimentos na terra

Movimento retilíneo uniforme

Distância de segurança

Física e Química 9ºAno

Movimentos e forçAS

06

08

10

Forças e Movimentos

Forças e movimentos

Forças, movimentos e energia

Forças e movimentos

Força de atrito

Transformações e transferências de energia

07

09

Forças e movimentos

Forças, movimentos e energia

Forças e segurança rodoviária

Tipos fundamentais de energia

Movimentos e forçAS

11

forças e fluídos

Impulsão

12

forças e fluídos

Lei de Arquimedes

Movimentos na Terra

Posição e movimento de corpos

Posição e referencial

Instante e intervalo de tempo

Distância percorrida

Movimento e repouso

Trajetória

Gráfico Posição x Tempo

Em síntese

Posição e movimentos de um corpo

Posição e referencial

A indicação da posição de um corpo necessita da definição de um referencial.

Para o referencial…

Preto

Laranja

xbicicleta = 0 mxcarro = 4 mxmota = 8 m

Posição e movimentos de um corpo

Posição e referencial

A indicação da posição de um corpo necessita da definição de um referencial.

Para o referencial…

Preto

Laranja

xbicicleta = 0 mxcarro = 4 mxmota = 8 m

xbicicleta = - 4 mxcarro = 0 mxmota = 4 m

As abcissas correspondentes as posições do corpo nos sucessivos instantes dependem do ponto escolhido para origem do referencial;

Posição e movimentos de um corpo

Movimento e repouso

O estado de movimento e repouso é relativo.

Depende do referencial escolhido

…está em repouso em relação ao candeeiro da estrada. …está em movimento em relação ao autocarro.

A árvore...

Posição e movimentos de um corpo

Movimento e repouso

O estado de movimento e repouso é relativo.

Depende do referencial escolhido

…está em repouso em relação ao candeeiro da estrada. …está em movimento em relação ao autocarro.

A árvore...

…está em repouso em relação ao autocarro. …está em movimento em relação à árvore.

O rapaz...

Posição e movimentos de um corpo

Trajetória

A trajetória é o conjunto de posições ocupadas pelo corpo num dado intervalo de tempo.

Trajetória

pode ser

curvilínea

retilínea

Posição e movimentos de um corpo

Instante e intervalo de tempo

Designa-se por intervalo de tempo o tempo que decorre enquanto o corpo passa de uma posição para outra,

Posição e movimentos de um corpo

Distância percorrida

A distância percorrida por um corpo é o comprimento medido sobre a trajetória. A distância percorrida pode representar-se por s e a sua unidade SI é o metro, m.

Na trajetória ① a distância percorrida é menor. Na trajetória ② a distância percorrida é maior.

Posição e movimentos de um corpo

Distância percorrida

Numa trajetória sem inversão de sentido, a distância percorrida calcula-se a partir da seguinte expressão:

Qual a distância percorrida entre a posição x1 e a posição x4?

A distância percorrida pela mota foi 55 metros.

Posição e movimentos de um corpo

Gráfico Posição x Tempo

Quando um corpo se encontra em movimento a sua posição varia ao longo do tempo.

Os gráficos posição-tempo têm a representação das posições nos respetivos instantes de tempo.

Um gráfico posição-tempo nada tem a ver com a trajetória do corpo, pelo que não dá qualquer informação acerca da trajetória.

Posição e movimentos de um corpo

Gráfico Posição x Tempo

Da análise do gráfico sabemos que…

• O corpo inicia o seu movimento na posição 10 metros.
• Nos primeiros 5 segundos a distância percorrida pelo corpo é 10 metros.
• Dos 5 s – 10 s o corpo encontra-se em repouso.
• Dos 10 s – 12 s a distância percorrida pelo corpo é 10 metros.
• Dos 12 s – 15 s o corpo encontra-se em repouso.

Posição e movimentos de um corpo

Exemplo

Podemos agora representar o movimento do atleta utilizando um gráfico posição-tempo.

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Posição e movimentos de um corpo

Em síntese

• A indicação da posição de um corpo exige a escolha de um referencial, sendo diferente se o referencial escolhido for diferente.

• O estado de repouso ou de movimento de um corpo é relativo, pois depende do referencial escolhido.
• O conjunto de posições ocupadas por um corpo, num dado intervalo de tempo, designa-se por trajetória. A trajetória pode ser retilínea ou curvilínea.
• Para conhecer a duração do movimento que ocorre entre dois instantes, calculamos o intervalo de tempo.

Posição e movimentos de um corpo

Em síntese

• A distância percorrida por um corpo (s) é o comprimento medido sobre a trajetória.
• Se não houver inversão de sentido, a distância percorrida (s), será dada pela expressão seguinte.

• Através de uma tabela posição-tempo, pode ser feito o registo das posições ocupadas por um corpo num referencial, que se pode interpretar através de um gráfico posição-tempo.
• Através de um gráfico, onde se representam as posições de um corpo em função do tempo, é possível identificar situações de movimento e de repouso.

Movimentos na Terra

Movimento retilíneo uniforme

Rapidez média

Velocidade constante

Variação da inclinação do gráfico posição x tempo

Gráficos posição x tempo

Velocidade

Em síntese

movimento retilíneo uniforme

Rapidez Média

No dia a dia, podemos observar vários corpos em movimento, havendo alguns que se movem mais rapidamente do que outros. Considera os automóveis, que partem da origem e que se movem durante 30 segundos.

Qual dos automóveis foi mais rápido?

O automóvel laranja foi mais rápido porque, para o mesmo intervalo de tempo, percorreu uma distância maior.

movimento retilíneo uniforme

Rapidez Média

A rapidez média indica a distância percorrida por um corpo, em cada unidade de tempo.

movimento retilíneo uniforme

Variação da inclinação do gráfico posição x tempo

No exemplo do movimento do automóvel laranja, o facto de ele se ter deslocado com uma rapidez média de 18,7 m/s não significa que o tenha feito sempre com essa rapidez.

movimento retilíneo uniforme

Variação da inclinação do gráfico posição x tempo

Representação gráfica do movimento do automóvel laranja.

movimento retilíneo uniforme

Velocidade

A velocidade é uma grandeza vetorial caracterizada por direção, sentido e ponto de aplicação, além do valor ou da intensidade. Representa-se, em cada instante, por um vetor – vetor velocidade,

Velocidade numa trajetória retilínea

Velocidade numa trajetória curvilínea

movimento retilíneo uniforme

Velocidade constante

Considera o movimento de um atleta que percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais.

Como a velocidade é constante, o seu valor é sempre igual ao da rapidez média.

movimento retilíneo uniforme

Velocidade constante

Movimento de um atleta que percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais.

movimento retilíneo uniforme

Velocidade constante

Movimento de um atleta que percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais.

Este movimento pode ser classificado tendo em conta a sua trajetória (retilínea) e a sua velocidade constante (uniforme). Trata-se, por isso, de um movimento retilíneo uniforme (m.r.u.).

movimento retilíneo uniforme

Gráficos posição x tempo

Corpo A: − Posição inicial: x = 0 m − Rapidez média: - Velocidade:v = rm = 4 m/s

Corpo B: − Posição inicial: x = 4 m − Rapidez média: - Velocidade:v = rm = 2 m/s

movimento retilíneo uniforme

Gráficos posição x tempo

Quanto maior for a inclinação da linha do gráfico (maior declive), maior é a velocidade do corpo.

movimento retilíneo uniforme

Gráficos posição x tempo

Quando as linhas de dois movimentos se intercetam, os dois corpos encontram-se na mesma posição no mesmo instante. O corpo A e o corpo B encontram-se na posição x = 8 m, no instante t = 2 s.

movimento retilíneo uniforme

Em síntese

• A rapidez média é uma grandeza física que indica a distância percorrida, em média, por unidade de tempo.
• Calcula-se pelo quociente:

• A velocidade é uma grandeza física vetorial cujo símbolo é o , sendo caracterizada por ter direção, sentido e ponto de aplicação, além do seu valor.
• Numa trajetória retilínea, a velocidade tem a direção e o sentido do movimento, podendo, no entanto, variar o seu valor.
• Numa trajetória curvilínea, a velocidade tem o sentido do movimento e é tangente à trajetória. Mas, como muda de direção em cada instante, nunca é constante.

movimento retilíneo uniforme

Em síntese

• Num movimento retilíneo uniforme, um corpo move-se numa trajetória retilínea, percorrendo distâncias iguais em intervalos de tempo iguais, ou seja, a velocidade é constante.
• No movimento retilíneo sem inversão de sentido a velocidade, em cada instante representa-se por um vetor com:
• direção da trajetória;
• sentido do movimento;
• ponto de aplicação na posição do centro de massa no instante considerado;
• valor constante e igual à rapidez média

Movimentos na Terra

Movimentos retilíneos variados

Variação da velocidade

Movimento retilíneo uniformemente acelerado

Aceleração média

Movimento retilíneo uniformemente retardado

Movimento retilíneo uniforme

Gráfico velocidade x tempo

Em síntese

Movimentos retilíneos variados

Variação da velocidade

No dia a dia verificamos que a maior parte dos corpos variam a velocidade no decurso do seu movimento.

Como varia a velocidade da mota?

Movimentos retilíneos variados

Aceleração média

Usamos o valor da aceleração média para avaliarmos como varia, em média, a velocidade.

Movimentos retilíneos variados

Movimento retilíneo uniforme

Representação gráfica do movimento retilíneo uniforme

Gráfico velocidade x tempo

Movimentos retilíneos variados

Movimento retilíneo uniformemente acelerado

Vejamos o exemplo desta atleta que parte do repouso e aumenta gradualmente o valor da sua velocidade.

Aceleração média

Movimentos retilíneos variados

Movimento retilíneo uniformemente acelerado

Gráfico velocidade x tempo

Características M.R.U.A.

Movimentos retilíneos variados

Movimento retilíneo uniformemente retardado

Depois do atleta cruzar a meta, o valor da sua velocidade diminui gradualmente até parar.

Aceleração média

Movimentos retilíneos variados

Movimento retilíneo uniformemente retardado

Gráfico velocidade x tempo

Características M.R.U.R.

Movimentos retilíneos variados

Gráficos velocidade x tempo

Movimentos retilíneos variados

Em síntese

A aceleração média calcula-se a partir do quociente entre a variação da velocidade (Δv) e o intervalo de tempo (Δt) em que decorreu essa variação.

Movimentos na Terra

Distância de segurança

Tempo de reação e tempo de travagem

Distância de segurança

Distância de reação e distância de travagem

Em síntese

Distância de segurança

Tempo de reação e tempo de travagem

Os veículos automóveis são rápidos e percorrem grandes distâncias em apenas 1 segundo.

A distância percorrida por um automóvel num segundo é grande. Uma distração ao volante tem riscos elevados.

Distância de segurança

Tempo de reação e tempo de travagem

A capacidade de condução é afetada pela distração do condutor, fazendo com que demore mais tempo a reagir. Supõe que um automóvel se desloca com velocidade constante e que, quando o condutor vê um obstáculo, trava para evitar a colisão.

Tempo de reação e de travagem

Distância de segurança

Distância de reação e distância de travagem

Durante o tempo de reação, o condutor percorre a distância de reação (sreação).

Cálculo da distância de reação

Distância de segurança

Distância de reação e distância de travagem

A distância que o automóvel percorre durante o movimento retardado, até se imobilizar, é a distância de travagem (stravagem).

Cálculo da distância de travagem

Distância de segurança

Distância de segurança

Para conseguirmos imobilizar um automóvel em movimento é necessário manter uma distância de segurança (ssegurança).

Cálculo da distância de segurança

Distância de segurança

Em síntese

• O tempo de reação, Δtreação , é o intervalo de tempo que decorre entre o instante em que o condutor se apercebe do obstáculo e o instante em que inicia a travagem.
• O tempo de reação depende de fatores inerentes ao condutor como fadiga, idade, consumo de álcool e drogas, condições atmosféricas adversas, distração...
• O tempo de travagem, Δttravagem , é o intervalo de tempo que decorre entre o instante em que se inicia a travagem e o instante em que o veículo para.
• O tempo de travagem depende de fatores inerentes ao automóvel como estado do veículo (pneus, travões...), condições climatéricas, estado do piso e velocidade.

Forças e Movimentos

Forças e interação entre corpos

Como se detetam as forças

Forças

Forças de contacto

Resultante das forças

Lei da ação-reação - 3ª Lei de Newton

Forças à distância

Em síntese

Forças e interação entre corpos

Como se detetam as forças

Todos os corpos estão sujeitos a forças. Nós detetamos as forças pelos efeitos que provocam nos corpos.

Forças e interação entre corpos

Forças de contacto

O efeito de forças resulta sempre da interação entre corpos.

Forças e interação entre corpos

Forças à distância

Forças e interação entre corpos

Forças

Uma força é uma grandeza vetorial, e como tal, é caracterizada por:

- Ponto de aplicação - Sentido (cada direção pode ter dois sentidos) - Direção - Intensidade (valor seguido da unidade correspondente)

Forças e interação entre corpos

Forças

Para medir a intensidade de forças usam-se dinamómetros.

Forças e interação entre corpos

Forças

Características de um dinamómetro analógico

Exemplo

Características de um dinamómetro analógico

Forças e interação entre corpos

Resultante das forças

Quando várias forças atuam sobre um corpo, cada uma delas origina um efeito nesse corpo. A força resultante é equivalente ao sistema de forças que atuam no corpo e corresponde à soma de todas as forças.

Resultante das forças com igual direção e sentido

Resultante das forças com igual direção e sentido oposto

Forças e interação entre corpos

Resultante das forças

Resultante das forças com igual direção e sentido

Duas pessoas empurram um carro na mesma direção e sentido.

Características da força resultante: Ponto de aplicação – no carro Direção – horizontal Sentido – da direita para a esquerda Intensidade – 3000 N

Forças e interação entre corpos

Resultante das forças

Resultante das forças com igual direção e sentido oposto

Duas raparigas puxam uma corda na mesma direção e em sentido oposto.

Características da força resultante: Ponto de aplicação – na corda Direção – horizontal Sentido – da direita para a esquerda Intensidade – 300 N

Forças e interação entre corpos

Lei da ação-reação (3ªLei de Newton)

As forças resultam da interação entre corpos, atuando sempre aos pares. Quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo exerce também uma força sobre o primeiro. O conjunto das duas forças constitui um par ação-reação.

Forças e interação entre corpos

Lei da ação-reação (3ªLei de Newton)

A existência de um par ação-reação é traduzida pela 3.ª lei de Newton

Exemplos

Forças e interação entre corpos

Lei da ação-reação (3ªLei de Newton)

Um martelo aplica uma força de intensidade 50 N num prego. E o prego? Também aplica uma força sobre o martelo? Também o prego aplica uma força no martelo com a mesma intensidade (50 N) , com a mesma direção, mas em sentido oposto.

Forças e interação entre corpos

Lei da ação-reação (3ªLei de Newton)

O peso de um corpo é a força que a Terra exerce sobre ele. O seu par ação-reação é a força que o corpo exerce sobre a Terra.

Forças e interação entre corpos

Lei da ação-reação (3ªLei de Newton)

Os corpos em repouso em superfícies horizontais exercem forças, que originam reações com igual intensidade.

Forças e interação entre corpos

Em síntese

• As forças resultam da interação entre corpos.

• As forças podem ser forças de contacto entre corpos ou forças à distância.
• Uma força é uma grandeza vetorial caracterizada por direção, sentido, intensidade ou valor e ponto de aplicação. Representa-se por um vetor numa escala adequada.
• A intensidade das forças mede-se com dinamómetros e a unidade SI é o newton, N.
• A utilização dos dinamómetros exige que se saiba o valor do alcance e da menor divisão da escala.
• Chama-se resultante de um sistema de forças que atuam num corpo à força equivalente a todas as forças desse sistema. Calcula-se somando vectorialmente todas as forças:

- Intensidade da resultante de forças com igual direção e sentido:- Intensidade da resultante de forças com igual direção e sentido oposto:

ou

Forças e interação entre corpos

Em síntese

• Lei da ação-reação ou 3.a lei da dinâmica de Newton:
• À ação de um corpo sobre outro corresponde sempre uma reação, igual em direção e intensidade e com sentido oposto, do segundo corpo sobre o primeiro.

Forças e Movimentos

Forças e movimentos

Força resultante e aceleração

Inércia

1ª Lei de Newton

2ª Lei de Newton

Inércia e segurança nos automóveis

Força resultante e os movimentos retilíneos

Aceleração gravítica

Em síntese

Forças e Movimentos

Força resultante e aceleração

A resultante das forças é a causa da alteração do estado de repouso ou do movimento do corpo.

Forças e Movimentos

Força resultante e aceleração

A constante de proporcionalidade, entre o valor da resultante das forças e da componente da aceleração é a massa do corpo.

Neste caso:

Forças e Movimentos

Lei fundamental da dinâmica (2ªLei de Newton)

Forças e Movimentos

Força resultante e os movimentos retilíneos

Podemos caracterizar os movimentos retilíneos estudados de acordo com a resultante das forças que atuam nos corpos.

• Se a resultante das forças é constante, em direção, sentido e intensidade, a aceleração é também constante, pelo que o movimento é retilíneo uniformemente acelerado ou uniformemente retardado.

• Se a resultante das forças é nula o movimento é retilíneo uniforme.

Movimento retilíneo uniformemente variado (acelerado ou retardado)

Forças e Movimentos

Aceleração gravítica

Quando abandonado, um corpo cai livremente sob ação da gravidade.

Galileu estabeleceu que todos os corpos em queda livre, na Terra, adquirem a mesma aceleração, , na ausência de resistência do ar. A aceleração gravítica, na superfície do planeta Terra tem o valor de: Para calcular o peso de um corpo, usa-se a expressão:

Forças e Movimentos

Inércia

No dia a dia conseguimos perceber as alterações no nosso estado de repouso ou de movimento.

Forças e Movimentos

Inércia

A inércia é a oposição que qualquer corpo oferece à variação da sua velocidade.

Exemplo

Forças e Movimentos

Inércia

Supõe dois carrinhos, inicialmente em repouso, com massas diferentes.

Forças e Movimentos

Lei da inércia (1ª lei de Newton)

Quando a resultante das forças que atuam num corpo é nula, um corpo em repouso permanece em repouso e um corpo em movimento permanece em movimento retilíneo uniforme.

• Exemplos

• 1ª Lei de Newton

Forças e Movimentos

Lei da inércia (1ª lei de Newton)

Apesar da resultante das forças ser nula não significa que não existam forças aplicadas, mas sim que a soma (vetorial) de todas as forças aplicadas é nula.

Forças e Movimentos

Lei da inércia (1ª lei de Newton)

Forças e Movimentos

Inércia e segurança nos automóveis

Quando um carro é atingido pela traseira, o dorso do corpo é empurrado para a frente, pelo banco, mas a cabeça tende a “ficar para trás”, o que pode provocar lesões. Os apoios de cabeça servem para evitar estas lesões.

Quando um carro trava abruptamente, devido ao choque com um obstáculo, os corpos tendem a “seguir em frente” com a velocidade que tinham antes da travagem, chocando com o volante, os bancos ou o para-brisas. Os cintos de segurança podem evitar esta situação.

O transporte de cargas soltas em veículos é extremamente perigoso. Estas devem ser presas, impedindo assim que se movimentem em caso de travagem abrupta.

Forças e Movimentos

Em síntese

• Um corpo sujeito a um conjunto de forças cuja resultante não é nula tem movimento com velocidade variável, ou seja, tem aceleração.
• Lei fundamental da dinâmica ou 2.ª lei de Newton: a resultante das forças que atuam num corpo é diretamente proporcional à aceleração que ele adquire, sendo a constante de proporcionalidade igual à massa do corpo.

• Caracterização dos movimentos e a resultante das forças:

Forças e Movimentos

Em síntese

• Para calcular a intensidade do peso, P, recorremos à 2.ª lei de Newton.

• A queda de um corpo sujeito apenas à ação do peso é um movimento retilíneo uniformemente acelerado.

• Chama-se inércia à oposição que um corpo oferece à alteração da sua velocidade.
• Quanto maior for a massa de um corpo maior é a dificuldade em alterar o seu estado de repouso ou de movimento, ou seja, maior é a sua inércia.
• Quando um corpo está sujeito a um conjunto de forças cuja resultante é nula, a sua velocidade não varia. O corpo pode estar em repouso ou ter movimento retilíneo uniforme.

• Lei da inércia ou 1.a lei de Newton: qualquer corpo permanece em repouso ou com movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que nele atuam for nula.
• A compreensão da inércia dos corpos, ajuda na criação de dispositivos de segurança para os automóveis, tais como os cintos de segurança e os apoios de cabeça.

Forças e Movimentos

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

Pressão

Elementos de segurança

Em síntese

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

São realizados testes de impacto em automóveis para podermos saber quais as consequências dos acidentes para os ocupantes.

A força exercida sobre um automóvel, durante uma colisão, designa-se genericamente por força de colisão.

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

Como estas forças são simétricas a força resultante é nula

Forças que atuam no automóvel:

• Peso

• Reação Normal

Automóvel em repouso

Forças que atuam no automóvel:

• Peso

• Reação Normal

• Força de colisão

Automóvel durante uma colisão

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

Dois veículos de massas diferentes colidem com um obstáculo.

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

Dois veículos com a mesma massa colidem com um obstáculo.

Forças e segurança rodoviária

Força de colisão

Dois veículos com a mesma massa colidem à mesma velocidade, um contra um muro e o outro contra uma pilha de pneus encostada ao mesmo muro.

Forças e segurança rodoviária

Pressão

Além da força, há outra grandeza que determina o que acontece na sequência de colisões, trata-se da pressão. Chama-se pressão à grandeza física que relaciona a intensidade da força exercida numa superfície com a área dessa superfície.

Em ambas as situações a área de superfície é a mesma.

Em ambas as situações a força exercida é a mesma.

Forças e segurança rodoviária

Pressão

A pressão, p, é calculada pelo quociente entre a intensidade da força exercida, F, e a área da superfície, A, em que está aplicada.

Forças e segurança rodoviária

Elementos de segurança

Os elementos de segurança aqui apresentados permitem reduzir os efeitos de uma colisão, aumentando o tempo da sua duração e reduzindo, assim, a força associada. Também distribuem esta força por uma área maior, reduzindo a pressão exercida.

Forças e segurança rodoviária

Em síntese

• A força de colisão é a força exercida sobre um veículo, durante uma colisão.
• Durante uma colisão, a força que atua no veículo, diminui a sua velocidade até esta se anular.
• A intensidade da força de colisão, depende da massa do veículo, da velocidade no momento da colisão e do intervalo de tempo da colisão. Calcula-se pela expressão:

• A força de colisão é tanto maior quanto:

• Maior for a massa do veículo;
• Maior a velocidade do veículo;
• Menor o tempo de colisão.
• A pressão é uma grandeza física escalar, cuja unidade SI é o pascal, Pa.

Forças e segurança rodoviária

Em síntese

• A pressão relaciona-se com a intensidade da força exercida e com a área da superfície sobre a qual é aplicada, através da expressão:

• A pressão é:
• tanto maior quanto maior for a força aplicada, mantendo a área de superfície de contacto.
• tanto maior quanto menor for a área de superfície de contacto, para a mesma força aplicada.
• Cintos de segurança, airbags, capacetes que têm o interior almofadado e apoios de cabeça, devido à sua facilidade de deformação, aumentam o tempo de atuação da força exercida sobre os passageiros durante a colisão, diminuindo a sua intensidade.
• Cintos de segurança, airbags, capacetes e apoios de cabeça têm uma grande área de contacto com os passageiros, o que diminui a pressão exercida pela força que neles atua durante uma colisão.

Forças e Movimentos

Força de atrito

Forças de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Quando é que o atrito é útil

Em síntese

Força de atrito

Forças de atrito

Por que motivo uma caixa não desliza logo que se exerce uma força?

Logo que se exerce uma força na caixa, surge uma força oposta e com igual intensidade. Estas forças anulam-se.

Então:

Força de atrito

Forças de atrito

Se formos aumentando a força exercida, num dado instante, a caixa entrará em movimento. O deslizamento inicia-se no momento em que a intensidade da força aplicada é superior à da força de atrito.

Então: A força resultante passa a ser diferente de zero.

Força de atrito

Forças de atrito

O que acontece quando deixa de ser exercida força na caixa?

Ao deixar de se exercer força na caixa, a força de atrito continua a existir enquanto houver movimento.

A força resultante é a força de atrito.

Força de atrito

Forças de atrito

O que acontece quando deixa de ser exercida força na caixa?

Ao deixar de se exercer força na caixa, a força de atrito continua a existir enquanto houver movimento.

A força resultante é a força de atrito.

A força de atrito acaba por parar a caixa.

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Superfície com tampo de vidro polido

Superfície revestida com lixa rugosa

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Superfície com tampo de vidro polido

A força mínima necessária para deslocar o bloco é menor.

Superfície revestida com lixa rugosa

A força mínima necessária para deslocar o bloco é maior.

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Menor massa

Maior massa

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Menor massa

A força mínima necessária para deslocar o bloco é menor.

Maior massa

A força mínima necessária para deslocar o bloco é maior.

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Menor superfície de contacto

Maior superfície de contacto

Força de atrito

De que depende a intensidade da força de atrito

Menor superfície de contacto

A força mínima necessária para deslocar os blocos com o mesmo peso, mas com áreas diferentes da superfície de contacto, é igual nos dois casos.

Maior superfície de contacto

Força de atrito

Quando é que o atrito é útil

Consoante as situações, as forças de atrito podem ter efeitos úteis ou prejudiciais.

Força de atrito

Força de atrito

Quando é que o atrito é útil

Força de atrito útil

Força de atrito

Quando é que o atrito é útil

Força de atrito prejudicial

Força de atrito

Em síntese

• A força de atrito é uma força que se opõe ao deslizamento ou à tendência para esse movimento e resulta da interação entre o corpo e a superfície com que contacta.
• A força de atrito pode ser útil ou prejudicial.
• É importante minimizar o atrito para facilitar o movimento, o que se consegue, por exemplo, reduzindo a rugosidade ou alterando a natureza das superfícies de contacto.
• O atrito é indispensável para que haja movimento e para o tornar seguro.
• Por vezes é importante aumentar o atrito, o que se consegue aumentando a aderência e a rugosidade das superfícies de contacto.

Forças, movimentos e energia

Tipos fundamentais de energia

Energia

Tipos de energia potencial

Manifestações de energia

De que depende a energia potencial gravítica

De que depende a energia cinética

Em síntese

Tipos fundamentais de energia

Energia

Vídeo: A Energia Necessita de ligação à Internet e autenticação na Escola Virtual

Tipos fundamentais de energia

Manifestações de energia

A energia manifesta-se de diversas formas e os seus efeitos podem ser observados no quotidiano.

Tipos fundamentais de energia

Manifestações de energia

As manifestações de energia podem ser reduzidas a dois tipos fundamentais: a energia cinética e a energia potencial.

Vídeo: Manifestações de energia Necessita de ligação à Internet e autenticação na Escola Virtual

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia cinética

Considera, por exemplo, um teste de colisão, com dois carros com igual massa, mas com velocidades diferentes, que colidem com um muro.

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia cinética

Considera agora um camião e um carro, constituídos por materiais semelhantes, que viajam à mesma velocidade e colidem com um muro.

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia cinética

Velocidade e massa

Tipos fundamentais de energia

Que tipos de energia potencial existem?

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia potencial gravítica

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia potencial gravítica

Tipos fundamentais de energia

De que depende a energia potencial gravítica

Massa e altura

Tipos fundamentais de energia

Em síntese

• A energia (E) é uma grandeza física escalar e tem como unidade SI o joule (J).
• Os tipos fundamentais de energia são a energia cinética (Ec) e a energia potencial (Ep)
• A energia cinética (Ec) está associada ao movimento dos corpos e depende da velocidade e da massa dos corpos

• A energia potencial (Ep) está armazenada no sistema, mesmo quando este está em repouso.
• Existem diferentes tipos de energia potencial:
• Energia potencial gravítica
• Energia potencial elástica
• Energia potencial química
• Energia potencial elétrica

Tipos fundamentais de energia

Em síntese

• A energia potencial gravítica varia com a massa e a altura do corpo

Forças, movimentos e energia

Transformações e transferências de energia

Subida de um corpo na vertical

Transferências de energia

Queda livre de um corpo na vertical

Em síntese

Movimento do pêndulo do relógio

transformações e transferências de energia

Subida de um corpo na vertical

transformações e transferências de energia

Subida de um corpo na vertical

A soma das duas energias, cinética e potencial gravítica chama-se energia mecânica do corpo Na ausência de resistência do ar a energia mecânica do corpo é constante.

transformações e transferências de energia

Subida de um corpo na vertical

Diminuição da energia cinética

Aumento da energia potencial gravítica

transformações e transferências de energia

Queda livre de um corpo na vertical

transformações e transferências de energia

Queda livre de um corpo na vertical

transformações e transferências de energia

Queda livre de um corpo na vertical

Diminuição da energia potencial gravítica

Aumento da energia cinética

transformações e transferências de energia

Movimento do pêndulo do relógio

Nota: Considera que a altura na posição B é zero

Vídeo: Transformações de energia no movimento verticalNecessita de ligação à Internet e autenticação na Escola Virtual

transformações e transferências de energia

Transferências de energia

A transferência de energia ocorre quando a energia passa de um sistema para outro sem mudar de forma. Existem três processos de transferência de energia: calor, radiação e trabalho.

Calor

Radiação

Trabalho

Por exemplo, ocorre transferência de energia por calor, do chá quente para a chávena e para o ar.

Por exemplo, ocorre transferência de energia por radiação infravermelha, da testa para o termómetro.

Por exemplo, quando se aplica uma força sobre um haltere, ocorre transferência de energia por trabalho.

transformações e transferências de energia

Transferências de energia

O trabalho (W) é a energia transferida entre sistemas através da atuação de forças. A unidade SI do trabalho é o joule (J).

Vídeo: Energia transferida como trabalho Necessita de ligação à Internet e autenticação na Escola Virtual

transformações e transferências de energia

Em síntese

• Durante a subida vertical de um corpo lançado de baixo para cima:

– a energia cinética do corpo diminui até se anular porque a velocidade que possui é sucessivamente menor; – a energia potencial gravítica do corpo aumenta porque a altura a que se encontra é sucessivamente maior; – a energia cinética converte-se em energia potencial gravítica.

• Durante a queda de qualquer corpo, quando abandonado:

– a energia potencial gravítica do corpo diminui porque a altura a que se encontra é sucessivamente menor; – a energia cinética do corpo aumenta porque a velocidade que possui é sucessivamente maior; – a energia potencial gravítica converte-se em energia cinética.

• A energia mecânica é a soma da energia cinética com a energia potencial gravítica e é constante, em todo o movimento de subida e descida de um corpo, quando a resistência do ar é desprezável.

transformações e transferências de energia

Em síntese

• O trabalho (W) é a energia transferida entre sistemas através da atuação de forças. A unidade SI do trabalho é o joule (J).

Forças e fluídos

Impulsão

Impulsão

Fatores de que depende a impulsão

Flutuabilidade dos corpos

Em síntese

Forças e fluídos

Impulsão

Porque é que os corpos mergulhados em água aparentam ser mais leves?

O valor que o peso de um corpo aparenta ter, quando imerso em água, é inferior ao valor medido no ar.

Forças e fluídos

Impulsão

As forças que estão aplicadas no corpo imerso, sem a ação do dinamómetro, são o peso e a impulsão.

Forças e fluídos

Fatores de que depende a impulsão

Forças e fluídos

Flutuabilidade dos corpos

Considera três garrafas iguais, fechadas, que são imersas em água. Uma vez que o volume das garrafas é o mesmo e que todas estão mergulhadas na mesma água, a impulsão é de igual intensidade.

Forças e fluídos

Flutuabilidade dos corpos

Quando um corpo flutua, a impulsão e o peso têm a mesma intensidade.

Vídeo: A impulsão e o peso Necessita de ligação à Internet e autenticação na Escola Virtual

Forças e fluídos

Em síntese

• A impulsão é uma força, com sentido de baixo para cima, exercida pelos fluidos sobre os corpos que neles se encontram totalmente ou parcialmente imersos.
• A unidade SI de impulsão é o newton, N.
• O valor da impulsão depende do volume do líquido deslocado e da densidade dos fluidos em que os corpos se encontram.

• Os comportamentos possíveis de corpo imersos são:
• P = I - O corpo permanece em equilíbrio.
• P > I - O corpo afunda.
• P < I - O corpo sobe.

Forças e fluídos

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Relação entre impulsão, volume deslocado e densidade do fluído

Em síntese

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Valor da impulsão:

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Peso da água deslocada pelo corpo imerso.

Lei de Arquimedes

Lei de Arquimedes

Valor da impulsão:

Peso da água deslocada pelo corpo imerso:

Lei de Arquimedes

Relação entre impulsão, volume deslocado e densidade do fluído

A densidade ou massa volúmica pode ser calculada como: Tem como unidade SI o kg/m3 . Os materiais com massa volúmica menor do que a da água flutuam neste líquido, enquanto os restantes afundam.

Lei de Arquimedes

Relação entre impulsão, volume deslocado e densidade do fluído

A submersão de um corpo não solúvel em água causa sempre a deslocação de algum volume de água. O volume do corpo é igual ao deslocamento observado:

Lei de Arquimedes

Em síntese

• Nos líquidos, o valor da impulsão, I, é igual à diferença entre os valores do peso do corpo no ar, chamado peso real, P, e do peso do corpo no líquido, chamado peso aparente, Pap:

• Lei de Arquimedes – Qualquer corpo colocado num fluído fica sujeito a uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao valor do peso do volume de líquido deslocado pelo corpo:

• O peso da água deslocada por um corpo que flutua é igual ao seu peso.

De que depende a energia cinética

Distância de segurança

Tempo de travagem

O tempo de travagem aumenta com:

Distância de segurança

Tempo de reação

O tempo de reação aumenta com:

No seguinte exemplo temos dois corpos com o mesmo peso e diferentes volumes imersos no mesmo fluido.

Em ambas as situações a área de superfície é a mesma.

Em corpos de igual massa quanto maior for a resultante das forças maior será a aceleração que o corpo adquire.

Cálculo da distância de reação

Durante o tempo de reação, o movimento do automóvel é uniforme.

Verifica-se que a distância de reação depende da velocidade e do tempo de reação.

Determinação da impulsão

Gráfico velocidade x tempo

A resultante das forças que atuam num corpo e a sua aceleração têm a mesma direção e sentidos iguais, uma vez que a massa é um valor sempre positivo.

Aceleração média

No caso do motociclista:

Gráfico velocidade x tempo

Trabalho potente

À medida que se carrega um navio, aumenta o seu peso. No entanto, o volume de água deslocada também aumenta. Desta forma, aumenta a impulsão.

A força que surge com sentido oposto ao da força aplicada na caixa, designa-se por força de atrito.

• Resulta da interação das superfícies em contacto e, neste caso, impede o movimento da caixa.

• Representa-se sempre por um vetor com sentido oposto ao do deslizamento.

Um elástico ou uma mola, por exemplo, podem aumentar a energia potencial elástica por compressão ou distensão.

No seguinte exemplo temos o mesmo corpo imerso em fluidos com densidades diferentes.

Gráfico velocidade x tempo

Par ação-reação

Trabalho resistente

De que depende a energia cinética

Cálculo da distância de segurança

Rapidez Média

Como se relaciona o metro por segundo, m/s com o quilómetro por hora, km/h?

Relembra que: 1 km = 1000 m e 1 h = 3600 s

Cálculo da distância de travagem

Durante o tempo de travagem, o movimento do automóvel é uniformemente retardado.

Verifica-se que a distância de travagem depende da velocidade e do tempo de travagem.

Velocidade numa trajetória retilínea

Numa trajetória retilínea, a velocidade tem a direção e o sentido do movimento, podendo, no entanto, variar o seu valor.

O nadador 1 tem maior velocidade do que o nadador 2.

M.R.U.R.

Características do movimento retilíneo uniformemente retardado (m.r.u.r.):

Rapidez Média

A rapidez média do automóvel laranja é maior do que a rapidez média do automóvel azul.

Variação da velocidade

No intervalo de tempo considerado, : Significa que, num segundo, o motociclista aumentou a sua velocidade de 10 m/s para 14 m/s, ou seja, em 4 m/s. Dizemos que tem aceleração.

Velocidade numa trajetória curvilínea

Numa trajetória curvilínea, a velocidade tem o sentido do movimento e é tangente à trajetória. No entanto, a velocidade nunca é constante, pois muda de direção em cada instante.

Trabalho nulo

M.R.U.A

Características do movimento retilíneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.):

Energia Cinética

A água dos rios é menos densa do que a água salgada dos mares. Para flutuar no rio, os barcos têm de deslocar mais água, submergindo um maior volume.

Em ambas as situações a área de superfície é a mesma.

Energia Potencial

A energia dos alimentos é energia potencial química.