quinta-feira, 19 de março de 2015

EXERCÍCIO - INTERACÇÃO FORÇAS/MOVIMENTO




1 - A interacção entre os corpos pode ser devida à actuação de forças. Indica quais são os tipos de forças (por contacto ou à distância) responsáveis pelas seguintes interacções:


a) Uma bola de pingue-pongue cai ao chão.

b) Duas réguas de plástico electrizadas repelem-se.

c) Um balão de borracha deforma-se quando é apertado. 

d) A Lua permanece em órbita em torno da Terra.


Solucão:


a) Forças à distância.
b) Forças à distância.
c) Forças por contacto.
d) Forças à distância.


2. Os diagramas seguintes mostram um sistema de forças a actuar em 2 blocos de madeira.


a) Como se designa a única força cujo efeito é equivalente ao de todas as forças exercidas no bloco de madeira?

b) Calcula para cada caso a força resultante do sistema de forças.



Solução:


a) Força resultante do sistema de forças.


b) Bloco A
    Bloco B   







3. Duas esferas, A e B, deslocam-se da esquerda para a direita. Sobre cada uma das esferas actua um sistema de forças cuja resultante se representa na figura abaixo.





a) Indica, justificando, o tipo de movimento de cada uma das esferas.


b) Sabendo que a massa da esfera A é de 4 kg calcula a aceleração a que a esfera está sujeita.


c) Enuncia a lei em que te baseaste para responder à alínea anterior.



Solução:


a) Esfera A - Movimento rectilíneo uniformemente acelerado
    Esfera B - Movimento rectilíneo uniforme



b)




c) Lei fundamental da dinâmica ou 2ª lei de Newton - a aceleração adquirida por um corpo é directamente proporcional à intensidade da resultante das forças que actuam sobre o corpo, tem a mesma direcção e sentido dessa resultante e é inversamente proporcional à massa do corpo.







4. Caracteriza as forças representadas pelos vectores do quadro abaixo:





Solução:


Força
Direcção
Sentido
Intensidade (N)
A
Horizontal
Da esquerda para a direita
2
B
Vertical
De baixo para cima
3
C
Oblíqua
De Noroeste para sudeste
3
D
Horizontal
Da esquerda para a direita
3
E
Horizontal
Da direita para a esquerda
2
F
Horizontal
Da direita para a esquerda
3
G
Vertical
De baixo para cima
4
H
Oblíqua
De sudoeste para nordeste
4
I
Oblíqua
De Noroeste para sudeste
1





5. O gráfico representa a variação da velocidade de uma criança com 50 kg de massa em função do tempo.




a) Caracteriza o movimento da criança em cada um dos intervalos.


b) Calcula a intensidade da resultante das forças exercidas sobre a criança no intervalo [4;5] s.



c) Calcula a intensidade da resultante das forças exercidas sobre a criança no intervalo [0;1] s.





Solução:


a) [0;2] s - movimento uniforme
    [2;3] s - movimento uniformemente retardado
    [3;4] s - está parada
    [4;5] s - movimento uniformemente acelerado
    [5;6] s - movimento uniformemente retardado


b)





c) F = 0 N














FORÇA DE ATRITO




As forças de atrito são forças de contacto que se opõem ao movimento, fazendo com que haja movimento.
 

Dependem da superfície de contacto e do peso.




Tem direção do movimento, sentido contrário a este e ponto de aplicação em qualquer ponto de contacto do corpo com o solo.
 
O atrito pode ser:
estático, atrito entre dois corpos parados, e atrito cinético, atrito que atua entre dois corpos em movimento seja por rolamento ou escorregamento.
 
Resistência do ar- é uma força que se opõe ao movimento dos corpos no ar, dependendo da velocidade e forma dos corpos.





LEIS DE NEWTON



1ª Lei de Newton (Lei da Inércia)

A inércia é a resistência que um corpo tem à alteração do seu estado, quer esteja em repouso ou movimento, dependendo basicamente da sua massa, sendo assim, quanto maior for a sua massa, maior será a sua inércia.




Lei da Inércia- se a resultante das forças, ou seja, se a soma de todas as forças for nula, o corpo está em repouso ou com velocidade constante (movimento retílineo uniforme).





2ª Lei de Newton (Lei Fundamental da Dinâmica)
Lei Fundamental da Dinâmica-aplicando uma força constante num corpo provoca neste uma aceleração constante com a mesma direção e sentido desta.




Força Gravítica
A força gravítica é responsável pelo peso dos corpos e, consequentemente este provoca aceleração no corpo (força gravítica g).
P = m g
A aceleração da gravidade é em cada caso independente do valor da massa.
g = 9.8m/s² 





3ª Lei de Newton (Lei da Ação-Reação)
Lei da Ação-Reação- Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, este exerce uma força igual, mas de sinal contrário, isto é, com a mesma direção e intensidade, e sentido oposto.






DETERMINAÇÃO DA FORÇA RESULTANTE



Forças com a mesma direção e mesmo sentido


Quando as forças têm a mesma direção e o mesmo sentido somam-se quantitativa e vetorialmente, mantendo neste último o sentido dos vetores.




Forças com a mesma direcção e diferente sentido

Quando as forças têm a mesma direção, mas sentidos opostos subtraem-se e vectorialmente dá-se o sentido da força maior.




Forças com diferente direção

Quando as forças têm diferentes direções, como mostra a figura, vetorialmente usa-se a Regra do Paralelogramo e quantitativamente aplica-se o Teorema de Pitágoras para determinar o valor da força resultante.








FORÇAS



Forças são grandezas vetoriais que representam interações existentes entre corpos, podendo deformá-los ou alterar-lhes o movimento, quer em direção, sentido e/ou intensidade. A unidade SI é o Newton (N).


Os aparelhos que medem a intensidade das forças são osdinamómetros.



Figura de dinamómetro



Num corpo podem atuar várias forças ao mesmo tempo, designando-se por um sistema de forças, sendo o efeito total a força resultante R. 





LABORATÓRIO EM CASA



Com um lápis, uma régua e uma folha de papel, traça uma linha recta com velocidade constante.
 
Outra pessoa desloca a folha em linha reta e com a mesma velocidade de modo que:


1. As direções coincidam, mas os sentidos sejam opostos
2. As direções e os sentidos coincidam
3. As direções sejam perpendiculares


Nas várias situações vamos obter variações de velocidade, verificando se os movimentos são acelerados, retardados ou uniformes.





ACELERAÇÃO



Aceleração é a grandeza vetorial que mede a variação da velocidade durante um intervalo de tempo. A unidade SI é m/s2.
 
am = Δv / Δt
 
O valor dá-nos o comprimento do vetor, a direção é a do movimento, quanto ao sentido:
 
  • o sentido é o do movimento, isto é se a >0, sendo o movimentoacelerado, ou seja, se carro aumentar a sua velocidade desde que começa a andar.





A figura mostra que o homem percorre distâncias cada vez maiores ao longo do tempo






  • sentido é contrário ao do movimento, tendo a <0, sendo o movimento retardado, ou seja, se um condutor tiver de diminuir a velocidade ao ver um semáforo.





A figura mostra que o homem percorre distâncias cada vez menores ao longo do tempo




Se a velocidade for constante ao longo de um determinado intervalo de tempo o valor da aceleração é zero.






VELOCIDADE E VELOCIDADE MÉDIA


Velocidade (Velocidade instantânea) é uma grandeza vetorial que nos indica a direção, o sentido e a intensidade a que o corpo se move. Neste caso dá-nos o comprimento do vetor.
 



Rapidez média é o quociente entre a distância e a variação de tempo que o corpo demora a percorrer. A unidade SI é m/s
 
rm = d / Δt
 
Velocidade média é o quociente entre o deslocamento e a variação de tempo.
 
Vm = Δx / Δt