Unidade 5 : força e movimento
Desde a antiguidade até os dias atuais que nós, seres humanos, estudamos e aprendemos sobre a produção do movimento e como dominá-lo. E essa constante
evolução tecnológica nos rendeu transportes cada vez mais eficientes e rápidos.
Ex: um locomotiva do século XIX se movia a 20 km/h atualmente os trens mais avançados atingem cerca de 300 km/h.
Unidade 5 : força e movimento Perguntas para pensar:
1. Quando você viaja sentado em um veículo, seja trem, ônibus ou carro, você está parado ou em movimento?
2. Como a velocidade de um trem varia durante uma viagem?
3. Como um barco a vela consegue se deslocar? E uma canoa?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Referencial:
A condição de movimento ou de repouso de um corpo depende de um referencial.
Referencial é um conjunto de três eixos
perpendiculares entre si que permitam localizar um ponto ou objeto no espaço.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Referencial:
Para facilitar o estudo, em geral, admitimos outro corpo como referencial.
Movimento: dizemos que um corpo esta em
movimento quando sua posição muda me relação a um referencial adotado
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Posição e trajetória:
Para descrever o movimento de um corpo deve-se
conhecer a posição que ele ocupa a cada instante de tempo em sua trajetória
No caso em que o movimento de um corpo somente em uma direção a posição de um corpo será dada pela distância entre ele e a origem do referencial.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Posição e trajetória:
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Posição e trajetória:
Trajetória é o conjunto de posições ocupadas por
um corpo durante seu movimento.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Deslocamento e intervalo de tempo:
Deslocamento é a diferença entre a posição final e a posição inicial de um corpo. No SI a unidade de
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Deslocamento e intervalo de tempo:
Nem sempre o deslocamento coincide com a trajetória e portanto distancia percorrida.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Deslocamento e intervalo de tempo:
De modo análogo o intervalo de tempo decorrido é dado por:
∆𝑡 = 𝑡𝑓 − 𝑡𝑖
Ex: Se um carro passa pelo km 29 de uma rodovia as
11:15 e em seguida passa pelo km 74 da mesma rodovia as 13:37. Quais são o deslocamento e o intervalo de
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Você já deve ter se deparado, por ruas e rodovias, com radares eletrônicos para fiscalizar a velocidade. Mas
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Mas que contas são essas?
A velocidade é a grandeza que expressa a mudança de posição de um corpo em função do tempo. Portanto para determinar a velocidade de um corpo devemos dividir a distância percorrida pelo intervalo de tempo que durou o movimento.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Um velocímetro é um ótimo indicador de velocidade! Mas indica a velocidade em
Um determinado instante de Tempo.
E a velocidade nos outros Instantes de tempo?
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Podemos indicar uma velocidade que vai gerar o mesmo efeito ao fim do intervalo de tempo. Essa velocidade é
chamada de velocidade média. 𝑉𝑚 = ∆𝑠
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Velocidade:
Unidades de medida de velocidade.
A faixa amarela representa a unidade de velocidade no SI.
Deslocamento Intervalo de tempo velocidade
Km h Km/h
m s m/s
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Velocidade:
Transformação de unidades.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Movimento Uniforme:
É o movimento no qual o móvel percorre a mesma distância no mesmo intervalo de tempo, ou seja, a velocidade é constante.
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Movimento Uniforme:
Unidade 5 : força e movimento Tema 1: movimento ou repouso?
Movimento Uniforme:
A velocidade do carro é constante?
O que podemos concluir sobre a velocidade média e a velocidade instantânea?
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Embora pareçam mais simples, os movimentos
uniformes, aqueles em que a velocidade não se altera, são muito raros.
Os movimentos mais comuns são aqueles em que a
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Mas o que é aceleração?
É a taxa de variação da velocidade no tempo ou seja, a quantidades de unidades de velocidade que é acrescida ou subtraída a cada unidade de tempo.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Cálculo da aceleração média.
𝑎𝑚 = ∆𝑉 ∆𝑡
Onde ∆𝑉 = 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖 é a variação sofrida pela velocidade e ∆𝑡 = 𝑡𝑓 − 𝑡𝑖 é a variação do tempo.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Unidades de aceleração média.
No SI a velocidade é medida em m/s e o tempo em s então: 𝑎𝑚 = ∆𝑉 ∆𝑡 𝑚 𝑠 𝑠 𝑚 𝑠2
Quando a velocidade de um corpo aumenta, o
movimento é acelerado. E quando a velocidade de um corpo diminui o movimento é retardado. Em geral esses movimentos são denominados MUV.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Movimentos sob ação da gravidade
É de conhecimento geral que se um corpo for solto da nossa mão, ele cairá em direção ao solo. Isso ocorre por causa da atração gravitacional entre a terra e o objeto, que faz com que a velocidade de queda aumente de
maneira constante assumindo um MUV. Mas o que é a gravidade afinal?
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Movimentos sob ação da gravidade
É uma aceleração que a terra imprime ao longo da queda de um corpo.
Perto da superfície terrestre essa aceleração é de
aproximadamente 9,8 m/s², na maioria das vezes, para simplificar cálculos, usa-se 10 m/s².
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Movimentos sob ação da gravidade
A trajetória de um corpo que cai sob ação da atração gravitacional é vertical e, quando desconsideramos a ação da resistência do ar, o movimento é chamado
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Movimentos sob ação da gravidade Salto red bull
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Movimentos sob ação da gravidade
Quando um corpo é atirado para cima, sua velocidade diminui constantemente até ficar nula, na altura
máxima; em seguida, o sentido do movimento se inverte e o corpo retorna ao solo.
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Movimentos sob ação da gravidade
Caso o ponto de retorno ao solo seja o mesmo que o de lançamento podemos afirmar que o tempo de subi é o mesmo de descida. Além disso, em qualquer ponto da trajetória, a velocidade terá a mesma intensidade tanto na subida quanto na descida.
Unidade 5 : força e movimento Tema 2: Cada vez mais rápido.
Movimentos sob ação da gravidade
Quem é o agente responsável por frear o corpo na subida e acelerar na descida?
Ex: Um móvel é atirado verticalmente para cima a partir do solo, com velocidade de 72 km/h. Determine o
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Vamos nos concentrar agora nas causa dos movimentos que vimos nos temas anteriores. E até no real motivo do repouso de um corpo.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
O que é força?
Qualquer ação capaz de produzir ou alterar movimentos, provocar deformações ou manter o equilíbrio nos corpos em que é aplicada.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Questão conceitual.
Em qual das situações abaixo não existe força resultante? a) Movimento de trajetória circular com velocidade
constante.
b) Movimento retilíneo uniforme.
c) Movimento retilíneo uniformemente variado. d) Movimento curvilíneo acelerado.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Representação de uma força.
Uma força é representada por meio de um Vetor. Um
vetor é um segmento de reta orientado. Ou seja, possui tamanho, direção e sentido de ação. E para nomear uma força faz-se necessário uma pequena seta sobre o nome da força. Por exemplo a força “F” deve ser escrita como:
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Representação de uma força.
Quantas força agem sobre o corpo representado abaixo? a) 1 . b) 2 . c) 3 . d) 4 .
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Representação de uma força.
Quatro forças! São elas o 𝑃, 𝐹, 𝑁 𝑒 𝐹𝑎𝑡
Como acabamos de ver, diferentes forças podem agir simultaneamente sobre um mesmo corpo. O resultado
dessa ação de forças é chamado de força resultante que é representada por 𝐹𝑟.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Composição de forças.
Vamos supor valores para as forças do exemplo anterior. Veja: 𝑃 = 20 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠,
𝐹, = 10 Newtons 𝑁 = 20 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠 𝐹𝑎𝑡 = 5 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Composição de forças.
Qual é o valor da força resultante?
Basta somar se duas forças tiverem a mesma direção e
sentido ou subtrair se duas forças tiverem mesma direção mas sentido contrário.
Unidade 5 : força e movimento
Tema 3: Mover, deformar, equilibrar. Composição de forças.
Qual é o valor da força resultante?
Na vertical temos o 𝑃 = 20 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠 para cima e 𝑁 =
20 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠 para baixo, ambos possuem a mesma direção (Vertical) mas um deles aponta para cima e outro para baixo (sentidos contrários). Portanto faremos uma subtração.
Unidade 5 : força e movimento
Tema 3: Mover, deformar, equilibrar. Composição de forças.
Qual é o valor da força resultante?
Na horizontal temos o 𝐹, = 10 Newtons para direita e𝐹𝑎𝑡 =
5 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠 para esquerda, ambos possuem a mesma direção (Vertical) mas um deles aponta para direita e o outro para
esquerda (sentidos contrários). Portanto faremos uma subtração.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Composição de forças. Questão conceitual
Qual é o valor da força resultante?
a) 16 na horizontal e 10 na vertical b) 8 na horizontal e 6 na vertical c) 10 na horizontal e 16 na vertical
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Força peso
Todos os corpos do universo atraem-se mutuamente!
Isso mesmo, neste exato momento você está atraindo e sendo atraído por qualquer corpo no Universo, como o seu lápis, a
cadeira a parede e etc. Mas claro que essa força é
extremamente pequena, pois depende da massa dos corpos em questão.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Força peso
Só conseguimos notar essa força para grandes quantidades de massa como em um planeta. É a chamada força de atração
gravitacional ou simplesmente força Peso.
Essa força depende das massas e das distâncias entre os corpos. E não depende de contato entre os corpos, ou seja, é uma força de campo.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Questão conceitual.
Nas situações abaixo descreva a natureza da força (contato ou campo). Situação 1: um atleta chutando uma bola de futebol. Situação 2: um pedaço de ferro sendo atraído por um imã.
Teremos para a situação 1 e 2 respectivamente: a) Contato e contato
b) Campo e contato c) Contato e campo d) Campo e campo
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Cuidado pois a partir de agora Peso e massa possuem significados diferentes.
Peso: é uma força que age em um corpo por ação da gravidade. Massa: é a quantidade de matéria de um corpo.
Unidade 5 : força e movimento Tema 3: Mover, deformar, equilibrar.
Força Normal: é uma força de contato que surge entre as superfícies de dois corpos que se comprimem.
No nosso exemplo é a força representada por 𝑁. Outra característica importante
sobre a força normal é que a direção de ação é sempre perpendicular à
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Questão conceitual
Ao subir em uma balança o que a balança mede? a) O seu peso
b) A sua massa
c) A intensidade do contato entre você e a balança. d) A intensidade do contato entre o chão e a balança.