Movimentos e forças

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Movimentos e forças

  1. 1. Trabalho realizado por:Marta Ferreira, nº20
  2. 2. Índice- Dispositivos de Segurança Rodoviária- Repouso, Movimento e Trajectória- Deslocamento e Distância Percorrida- Rapidez Média e Velocidade- Movimento Rectilíneo Uniforme – Posição e Velocidade- Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Acelerado- Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Retardado- Factores que Afectam a Distância de Segurança- Movimentos e Aceleração- Lei da Inércia- Aplicação da Segunda Lei de Newton- Par Acção-Reacção- Força de Colisão- Força de Atrito- Efeito Rotativo de uma Força- Impulsão 2
  3. 3. Importância e Funcionamento dos Dispositivos de Segurança Rodoviária É fundamental usar os meios de transporte de forma regrada e emsegurança. Em caso de colisão, os dispositivos de segurança como cintos desegurança, airbags e capacetes protegem os ocupantes dos veículos,diminuindo os efeitos da força de embate. O cinto de segurança distribui a força de colisão por uma área maior,diminuindo a pressão (Fig. 1 e 2). Os airbags só são eficientes quando associados ao cinto de segurança(Fig. 3).Fig. 1 - Com cinto de segurança Fig. 2 - Sem cinto de segurança Fig. 3 - Airbag 3
  4. 4. Os capacetes protegem os motociclistas em caso de colisão (Fig. 4 e5). As crianças devem ser transportadas no banco de trás, em cadeiraspróprias e sempre com o cinto de segurança (Fig. 6 e 7). Fig. 4 – Com capacete Fig. 5 - Sem capacete Fig. 6 – Com cadeira Fig. 7 - Sem cadeira 4
  5. 5. Repouso, Movimento e Trajectória São muitas as situações do dia-a-dia que nos permitem concluir que oestado de repouso e de movimento de um corpo é relativo, pois elesdependem do referencial, isto é, do corpo ou corpos que tomamospara referência no estudo dos movimentos. Um corpo está em movimento, sempre que a sua posição varia àmedida que o tempo decorre (Fig. 8). Um corpo está em repouso, se a sua posição não varia à medida queo tempo decorre (Fig. 8). Fig. 8 – Gráfico Posição-Tempo 5
  6. 6. Olhando à nossa volta verificamos que tudo se move. O jovem está em movimento em relação às árvores e aos candeeirosda estrada (Fig. 9). A árvores e os candeeiros da estrada estão em repouso uns emrelação aos outros, mas ambos estão em movimento relativamente aocomboio (Fig. 9). O referencial é o corpo que tomamos para referência no estudo dosmovimentos. A trajectória é a linha que une as posições ocupadas por um corpoquando ele se move. Há trajectórias curvilíneas (movimento curvilíneo, Fig. 10) e rectilíneas(movimento rectilíneo). Fig. 9 – Referenciais Fig. 10 – Trajectória Curvilínea (circular) 6
  7. 7. Deslocamento e Distância Percorrida Normalmente, no nosso dia-a-dia quando queremos ir de um localpara outro, a pé, de carro, ou por outro meio de transporte, podemosescolher trajectórias diferentes. A distância percorrida poderá ser maiorou menor dependendo da trajectória escolhida. O deslocamento efectuado é o mesmo, qualquer que seja atrajectória escolhida (Fig. 11). Fig. 11 – Deslocamento 7
  8. 8. Rapidez Média e Velocidade Ao contrário da rapidez média, que é uma grandeza escalar, poisbasta um número para a caracterizar, a velocidade é uma grandezavectorial representada por um vector, e tem módulo, direcção e sentido(Fig.12). Fig. 12 – Rapidez média e velocidade 8
  9. 9. Movimento Rectilíneo Uniforme – Posição e Velocidade O movimento de um corpo diz-se uniforme quando o valor davelocidade se mantêm constante, isto é, quando a distância percorridaé directamente proporcional ao tempo gasto para a percorrer (Fig.13). Fig. 13 – Gráfico Posição-Tempo e Gráfico Velocidade-Tempo 9
  10. 10. Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Acelerado No nosso dia-a-dia, sempre que estamos em movimento, o valor davelocidade varia constantemente. Quando o valor da velocidadeaumenta sempre da mesma forma e se percorrem distâncias cada vezmaiores em intervalos de tempo iguais diz-se que o movimento éuniformemente acelerado (Fig.14). Fig. 14 – Movimento Uniformemente Acelerado 10
  11. 11. Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Retardado No nosso dia-a-dia, quando estamos em movimento, quase sempre ovalor da velocidade varia. Quando o valor da velocidade diminuisempre da mesma forma e se percorrem distâncias cada vez menoresem intervalos de tempo iguais diz-se que o movimento é uniformementeretardado (Fig.15). Fig. 15 – Movimento Uniformemente Retardado 11
  12. 12. Factores que Afectam a Distância de Segurança Quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo,trava, tentando parar antes de o atingir. A distância total que o veículo percorre após o condutor se aperceberdo obstáculo chama-se distância de segurança rodoviária (Fig.16). Se adistância do veículo ao obstáculo for maior que a distância desegurança, o veículo parará sem chocar. Se a distância for menor,ocorrerá um acidente. Fig. 16 – Marcas de Segurança 12
  13. 13. Movimentos e Aceleração Através da aceleração média caracteriza-se o modo como avelocidade varia. A aceleração média é uma grandeza física vectorial,pois tem um valor, uma direcção e um sentido (Fig. 17). Fig. 17 – Gráfico Aceleração-Tempo 13
  14. 14. Lei da Inércia Por si próprio, nenhum corpo é capaz de variar a sua velocidade, sejaem valor, seja em direcção ou em sentido. Isto é, não é capaz de alterar o seu estado de repouso ou demovimento rectilíneo uniforme. Para que esta alteração ocorra énecessária a actuação de uma força (Fig. 18). Menor massa – menor resistência à alteração do estado de repouso –menor inércia. Maior massa – maior resistência à alteração do estado de repouso –maior inércia. A inércia é uma medida da resistência que qualquer corpo oferece àalteração da sua velocidade. Fig. 18 – Lei da Inércia 14
  15. 15. Com a travagem do carro os ocupantes tendem a manter avelocidade que traziam. Podem, por isso, continuar o seu movimentosendo projectados para fora (Fig.19). O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula – abola mantém o seu movimento (Fig.20). A aplicação de uma força faz com que a resultante das forças deixede ser nula. A bola aumenta a sua velocidade e entra em movimento(Fig.21). O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula – abola mantém-se em repouso (Fig.22). Quando a resultante das forças que actuam sobre um corpo for nula, ocorpo estará em equilíbrio. O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula –,pelo que a pessoa se mantém em repouso. Fig. 21 – Aplicação de Forças Fig. 19 – Lei da Inércia Fig. 20 – Movimento Fig. 22 - Repouso 15
  16. 16. Aplicação da Segunda Lei de Newton A força resultante e a aceleração estão relacionadas com a variaçãode velocidade. Isaac Newton relacionou-as ao propor a Segunda Lei deNewton, ou Lei Fundamental da Dinâmica. De acordo com esta Lei, aforça resultante que actua sobre um corpo é directamenteproporcional à aceleração que ele adquire (Fig. 23). Fig. 23 – Segunda Lei de Newton 16
  17. 17. Par Acção-Reacção De acordo com a Terceira Lei de Newton, se um corpo exerce umaforça sobre outro, este reage e exerce sobre o primeiro uma força deigual intensidade e direcção, mas sentido oposto. Isto significa que asforças actuam sempre aos pares: os pares acção-reacção (Fig. 24). Fig. 24 – Par Acção-Recção 17
  18. 18. Força de Colisão Quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo enão consegue parar antes de o atingir, ocorre uma colisão. O veículoao colidir com o obstáculo exerce uma força sobre este, cujo efeito évisível pelos danos causados no obstáculo. Durante a colisão, também oobstáculo exerce no veículo uma força que designamos por força decolisão. 18
  19. 19. Força de Atrito Um corpo em movimento, desde que não seja no vazio, está sempresujeito a forças de atrito, que se opõem ao movimento. Estas forçassurgem na superfície de contacto entre o corpo que se move e aqueleem relação ao qual se está a mover, existindo quer o movimento ocorrasobre uma superfície sólida, num líquido ou no ar. O atrito retarda a velocidade do corpo. 19
  20. 20. Efeito Rotativo de uma Força A aplicação de forças nos corpos pode produzir movimento derotação. O efeito rotativo de uma força pode ser medido pelo momento daforça (Fig. 25). A força tem efeito de rotação maior se a linha de acção da força forperpendicular ao eixo de rotação (Fig. 26). A força tem efeito de rotação maior se aplicarmos a força mais longedo eixo de rotação (Fig. 27). Fig. 25 – Rotação da Terra Fig. 26 – Força Perpendicular Fig. 27 – Eixo de Rotação 20
  21. 21. Impulsão A impulsão é uma força exercida sobre o corpo pelo fluido onde ele seencontra parcial ou totalmente imerso. Tem direcção vertical, sentidode baixo para cima e valor igual ao do peso do volume de fluidodeslocado (Fig. 28 e 29). Fig. 28 – Impulsão na água Fig. 29 – Impulsão no azeite 21

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