GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO Ciências E Programa de Saúde 17 CEEJA MAX DADÁ GALLIZZI PRAIA GRANDE SP
Comece fazendo o que é necessário, depois o que é possível, e de repente estará fazendo o impossível São Francisco de Assis Esse material foi elaborado com carinho. Pedimos que o trate da mesma forma. Evite amassa-lo, dobra-lo ou escrever em suas páginas. BOM ESTUDO!!!!! ROTEIRO DE ESTUDO A física é a ciência que estuda fenômenos nos quais existe interação entre matéria e energia. Nesta unidade você estudará trabalho mecânico, potência, energia, termologia, acústica e óptica. OBJETIVOS Compreender movimento referencial; Diferenciar movimento retilínio uniforme e movimento retilínio uniformemente variado; Calcular a velocidade média, velocidade; tempo e deslocamento dos móveis; Conhecer o princípio da força; Compreender as principais Leis de Newton; Conhecer força gravitacional e sua importância no Universo e no movimento das marés; Diferenciar massa e peso.
MECÂNICA: O ESTUDO DO MOVIMENTO A mecânica que estudaremos é a parte da física que estuda as leis que regem os movimentos, o equilíbrio e as forças que os provocam. Todo movimento é causado por alguma força aplicada em um certo momento. Devemos, primeiramente estudar alguns conceitos físicos fundamentais. Dizer que um corpo está parado ou em movimento depende da referência dada. Um corpo está em repouso se a sua posição em relação a um referencial não muda com o passar do tempo. Ele está em movimento se a sua posição no espaço muda em relação ao referencial. Vamos analisar: Os passageiros dentro de um ônibus estão em movimento ou não? Depende do referencial. Se você está no ponto de ônibus, concluímos que os passageiros estão em movimento, porém, se estiver dentro do ônibus os passageiros estão em repouso. Um corpo em movimento é chamado de móvel. Posição é a localização de um móvel. Deslocamento é a diferença entre duas posições ocupada pelo móvel Trajetória é o espaço percorrido pelo móvel Velocidade média é a relação entre o deslocamento de um móvel e o espaço de tempo que ele levou para realizar esse deslocamento. MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME Quando andamos de carro ou ônibus é muito provável que iremos encontrar alguns obstáculos no caminho: trânsito, faróis, pedestres, etc. Logo, é difícil manter o tempo todo uma velocidade constante. Caso conseguíssemos e o móvel percorresse uma trajetória em linha reta, chamaríamos esse movimento de MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME ou MRU: movimento porque, em relação ao referencial adotado, o automóvel altera sua posição no espaço; retilíneo, pois segue em linha reta; uniforme, porque sua velocidade é constante durante o trajeto. MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO Se pensarmos em um automóvel trafegando pelas ruas de uma cidade, percebemos que é praticamente impossível para um motorista manter uma velocidade constante devido aos inúmeros obstáculos que encontrará, obrigando-o a diminuir e aumentar a velocidade do veículo. Quando a velocidade varia, aumentado ou diminuindo, dizemos que ele sofreu aceleração. A aceleração indica a variação da velocidade em um determinado momento. Quando um móvel mantêm sua aceleração constante durante um certo percurso, e se esse percurso for em linha reta, dizemos que ele realizou um MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO ou MRUV: movimento retilíneo, pois o móvel se desloca em linha reta; uniformemente variado, porque sua velocidade varia de modo constante, ou seja, uniforme.
COMO CALCULAR VELOCIDADE E VELOCIDADE MÉDIA. Velocidade média Vm = Vi + Vf 2 onde: Vm = velocidade média Vi= velocidade inicial Vf= velocidade final Velocidade V = d T Onde : V = velocidade d= distância percorrida ou deslocamento t = tempo QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1) Explique qual é o papel do referencial no estudo do movimento pensando em um automóvel em duas situações: em repouso e em movimento. 2) Escolha um referencial e descreva uma situação em que haja movimento e outra em que não haja. 3) Um ônibus está a 40 Km/h. Seus passageiros estão em movimento ou não? Explique. 4) Nos estudos de cinemática, como podem ser definidos os conceitos de: a) posição b) trajetória c) deslocamento d) intervalo de tempo 5) Quanto tempo você gastaria para ir de sua casa até a escola a pé? E se você fosse de carro? Explique porque os valores obtidos são diferentes. 6) Dê a definição de movimento retilíneo uniforme. 7) Que tipo de movimento apresenta um móvel em trajetória reta e cuja velocidade média é exatamente igual a sua velocidade em qualquer instante considerado? 8) Um trem viaja com velocidade média de 60 Km/h durante 1,5 h. Qual foi a distância percorrida nesse tempo? 9) Um ônibus que percorre 1,5 Km a 54 Km/h, gasta quanto tempo nesse percurso?
10) Qual a distância percorrida em 3 horas por bicicleta à velocidade média de 5m/s. ( uma hora apresenta 60 segundos)? 11) Quando podemos dizer que um móvel sofreu aceleração? 12) Compare movimento retilíneo uniforme e movimento retilíneo uniformemente variado e indique suas semelhanças e diferenças. FORÇAS E AS LEIS DE NEWTON Para muitas pessoas, uma força é um puxão ou um empurrão. De fato, quando você empurra ou puxa um carrinho de supermercado, aperta um tubo de creme dental, chuta ou segura uma bola, está fazendo força. Forças são capazes de mudar a direção ou o sentido de um movimento, deformar corpos ou equilibrar outra forças. A força pode ser medida e a unidade utilizada para isso é o newton ( N ), em homenagem ao físico Isac Newton. Esse cientista, que viveu entre 1642 e 1727, fez importantes descobertas em vários ramos da física. O aparelho utilizado para se medir a força é o dinamômetro. FORÇAS COM MESMA DIREÇÃO E MESMO SENTIDO Quando duas forças são exercidas na mesma direção e no mesmo sentido, seus efeitos se somam. Exemplo: Duas pessoas empurrando um carro e aplicando uma força de 50 N cada uma, fará o carro se mover com uma força resultante equivalente a 100 N ( 50 N + 50N = 100N), pois : F R = F 1 + F 2 A força resultante pode ser chamada simplesmente de resultante. FORÇAS COM MESMA DIREÇÃO MAS SENTIDOS OPOSTOS No jogo conhecido com cabo de guerra, as pessoas participantes aplicam forças em sentidos opostos. Para saber quem irá ganhar, devemos subtrair a força aplicada por um participante daquela aplicada pelo outro. Por exemplo, se o participante A aplicar 70 N ( F 1 ) e o participante B aplicar 50N (F 2 ), o resultante dessa sistema será de 20N, pois: F R = F 1 - F 2 F R = 70N 50N F R = 20 N
AS LEIS DE NEWTON A Primeira lei de Newton: o princípio da Inércia Se a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, ele manterá seu estado de repouso ou de movimento. Exemplo: os passageiros dentro de um ônibus em movimento e que freia bruscamente, serão atirados para a frente. Isso ocorre porque eles tem a tendência de continuar seu estado de movimento A Segunda lei de Newton: o princípio da dinâmica Para por um corpo em movimento é preciso aplicar nele uma certa força resultante.. Quanto maior a força, maior será a aceleração; quanto menor a força, menor será a aceleração. Newton também percebeu que para um determinado valor de força resultante, quanto maior for a massa de um corpo, menor será a aceleração que ele adquire; e quanto menor for sua massa, maior será sua aceleração. Portanto: F = m.a A Terceira lei de Newton: o princípio da ação e reação A toda ação corresponde uma reação da mesma intensidade e direção, mas em sentido contrário. É algo parecido com o que ocorre quando enchemos uma bexiga e a soltamos sem amarrar o bico: o ar dentro dela é expelido para um lado, e a bexiga vai para o outro. QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1) Qual é a causa da variação do estado de movimento de um corpo? 2) Explique o conceito de inércia. 3) O que diz a primeira lei de Newton ou princípio da inércia? Explique com suas palavras o que isso significa na prática. 4) O que diz a Segunda lei de Newton? 5) O que diz a terceira lei de Newton? Na prática o que isso significa? Explique utilizando exemplos. Até aqui falamos apenas de força de contato. Por exemplo, para empurrar ou puxar um carrinho de super mercado aplicamos certa força. Nos dois casos fazemos contato com o
objeto. Mas existe outro meio de força, chamada força a distância, cuja aplicação não depende do contato com o corpo. Um tipo de força à distância muito presente em nosso dia -a dia, da qual raramente nos lembramos, é a força gravitacional. Exercida principalmente pelo nosso planeta sobre tudo o que está a sua volta, incluindo nós mesmos. Qualquer porção de matéria no Universo atrai outra porção de matéria. O Sol atrai a Terra; está nos atrai, nós atraímos um lápis e vice-versa. Não percebemos essa atração pois é necessário uma massa realmente muito grande (de ordem de milhões de toneladas). Além disso, quanto maior a distância entre os dois corpos menor será a força de atração entre eles. A lei da gravitação é dita universal porque ela não ocorre apenas na Terra ou no Sistema Solar. Ela vale para todo o Universo e ajuda a explicar o movimento de outras estrelas e a existência de galáxias. A força gravitacional da Terra sobre a Lua mantém esse satélite em órbita ao seu redor, isto é, não o deixa vagar sem destino pelo espaço, atraindo-o constantemente para si. Mas a Lua também tem massa, exerce uma força de atração gravitacional sobre a Terra. A existência da força gravitacional explica aa existência das marés, dentre outros fenômenos. As águas da região do globo terrestre que ficam na direção da Lua são puxadas, atraídas por ela. Por isso, nessa, o nível da águia se eleva, chegando a subir alguns metros em determinados lugares. Essa é chamada maré alta. Como a Terra gira continuamente, as regiões uqe estão em direção da Lua, a água desce. Isso é chamada de maré baixa. Quando a Lua se alinha com o Sol, as forças dos dois se somam e tuam sobre a Terra, intensificam o fenômeno da maré. A GRAVIDADE E O PESO DE UM CORPO A massa é a medida da quantidade de matéria de um corpo. Essa medida não depende da localização do corpo. A massa será sempre constante independente do local onde é medida. O peso de um corpo depende de sua localização, pois varia com a força d ação gravitacional que age sobre ele. Se estiver na Terra, esse corpo terá um peso de acordo com a força gravitacional da Terra sobre ele. Se estiver na Lua, terá outro, de acordo com a força gravitacional da Lua. A massa é medida em balanças e sua unidade de medida é o quilograma (Kg). O peso é medido é um aparelho denominado dinamômetro e sua umidade é o quilograma/força (Kgf) QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1)O que diz a Lei da Gravitação Universal? Explique com suas palavras. 2)Um ônibus espacial é mais pesado na sua plataforma, lançamento ou espaço? Por quê? 3)É mais fácil levantar uma bolsa cheia de livros na Terra ou na Lua? Explique por que? 4)Com relação ao fenômeno das marés, responda: a) Qual sua causa? b) Como ocorrem as marés alta e baixa? c)qual a relação entre massa e peso de um corpo?