CIÊNCIAS
 Conteúdo:
- Forças
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 Habilidades:
- Caracterizar os diferentes tipos de força na física
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Forças
A palavra Força possui uma definição intuitiva. Em
Física, Força designa um agente capaz de modificar o
estado de repouso ou de movimento de um
determinado corpo. Força é algo que está presente
em nosso dia a dia. Por exemplo: quando
empurramos ou puxamos um objeto dizemos que
estamos fazendo força sobre ele.
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Existem vários tipos de força: força elétrica, força
magnética, força gravitacional, força de atrito, força
peso, força normal e outras.
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Uma Força é toda a ação
capaz de:
Alterar o estado de repouso
de um corpo.
Se um corpo estiver em
repouso e sobre ele atuar
uma força, este pode entrar
em movimento.
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Alterar o estado de
movimento de um corpo.
Se um corpo já estiver em
movimento e sobre ele
atuar uma força, o valor da
sua velocidade pode
aumentar ou diminuir.
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Causar deformação nos
corpos. Quando os
materiais de que são feitos
os corpos não resistem à
ação da força, sofrem uma
deformação.
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Medir o valor de uma Força
A intensidade de uma força pode ser medida, por
exemplo, com um instrumento chamado
dinamômetro. Ele é um aparelho constituído de uma
mola que se deforma proporcionalmente à
intensidade da força aplicada em sua extremidade. No
Sistema Internacional de Unidades, a força é medida
em Newton (N).
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Dinamômetro Analógico
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Dinamômetro Digital
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Representação de uma Força
As Forças são grandezas
vetoriais e, por isso,
representam-se por meio de
vetores. São exemplos de
vetores Força os seguintes:
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F1
F2
F3
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Exemplos de vetores Força.
Analisemos com atenção a
seguinte figura, onde se
representa um rapaz que
exerce uma força de 3
Newton na trela de um cão.
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O vetor Força representado a vermelho corresponde
à força exercida pelo rapaz sobre o cão. Este vetor
apresenta as seguintes características:
O vetor força neste caso tem:
Ponto de Aplicação: Ponto A;
Direção: Horizontal;
Sentido: Esquerda para Direita;
Intensidade: 3N.
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Baseado nas explicações introduzidas sobre força,
pense e responda:
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Qual a relação entre força e movimento?
Por que uma bolinha rolada no chão acaba parando?
E o que significa em física, “ação e reação”?
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Tipos de forças
Podemos classificar as forças em dois grandes grupos:
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Força de contato
São aquelas em que há
necessidade de um contato
físico entre os corpos para
que neles atuem forças,
como no caso de um objeto
apoiado numa superfície,
uma pessoa empurrando
uma mesa.
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Força de campo
São aquelas que atuam a
distância, sem a
necessidade de contato
entre os corpos, como é o
caso da força da gravidade,
da força magnética.
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As três leis de Newton do movimento
Sir Isaac Newton desenvolveu as três
leis do movimento, que descrevem
regras básicas sobre como o
movimento de objetos físicos muda.
Newton foi capaz de definir a relação
fundamental entre a aceleração de
um objeto e a resultante das forças
que agem sobre ele.
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Primeira Lei de Newton
Lei da Inércia
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1º Lei de Newton: Inércia
"Todo corpo permanece em seu estado de repouso,
ou de movimento uniforme em linha reta, a menos
que seja obrigado a mudar seu estado por forças
impressas nele.“
Esse princípio indica que a velocidade vetorial de um
ponto material, não varia. Se o ponto estiver em
repouso permanece em repouso e, se estiver em
movimento, permanece com velocidade constante
realizando movimento retilíneo e uniforme.
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Na prática não é possível obter um ponto material
livre da ação de forças. No entanto, se o ponto
material estiver sujeito a nenhuma força que atue
sobre ele, ele estará em repouso ou descreverá
movimento retilíneo e uniforme. A existência de
forças, não equilibradas, produz variação da
velocidade do ponto material.
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A tendência que um corpo possui de permanecer em
repouso ou em movimento retilíneo e uniforme,
quando livre da ação de forças ou sujeito a forças cuja
resultante é nula, é interpretada como uma
propriedade que os corpos possuem denominada
Inércia.
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Quando maior a massa de um corpo maior a sua
inércia, isto é, maior é sua tendência de permanecer
em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.
Portanto, a massa é a constante característica do
corpo que mede a sua inércia.
Um corpo em repouso tende, por sua inércia, a
permanecer em repouso. Um corpo em movimento
tende, por sua inércia, a manter constante sua
velocidade.
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Exemplo da primeira Lei de
Newton:
Um foguete no espaço pode se
movimentar sem o auxilio dos
propulsores apenas por Inércia.
Quando os propulsores do
foguete são desligados ele
continua seu movimento em linha
reta e com velocidade constante.
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DESAFIO DA CIÊNCIA
“Maré vermelha deixa litoral em alerta.”
Uma mancha escura formada por um fenômeno
conhecido como "maré vermelha" cobriu ontem uma
parte do canal de São Sebastião [...] e pode provocar
a morte em massa de peixes. A Secretaria de Meio
Ambiente de São Sebastião entrou em estado de
alerta. O risco para o homem está no consumo de
ostras e moluscos contaminados.
(Jornal "Vale Paraíbano", 01.02.2003)
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A maré vermelha é causada por
a) proliferação de algas macroscópicas do grupo das
rodófitas, tóxicas para consumo pelo homem ou
pela fauna marinha.
b) explosão populacional de algas unicelulares do
grupo das pirrófitas, componentes do
fitoplâncton. A liberação de toxinas afeta a fauna
circunvizinha.
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c) crescimento de fungos sobre material orgânico em
suspensão, material este proveniente de esgotos
lançados ao mar nas regiões das grandes cidades
litorâneas.
d) proliferação de líquens, que são associações entre
algas unicelulares componentes do fitoplâncton e
fungos. O termo maré vermelha decorre da
produção de pigmentos pelas algas marinhas
associadas ao fungo.
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Segunda Lei de Newton
De acordo com a segunda lei de Newton, a força
resultante sobre um corpo é igual ao produto da
massa pela aceleração.
A segunda Lei de Newton descreve a relação entre
força e aceleração.
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De acordo com a segunda
Lei de Newton:
“A força resultante que
atua sobre um corpo é
proporcional ao produto
da massa pela aceleração
por ele adquirida”.
Essa relação pode ser
descrita com a equação:
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F = m.a
F = resultante de todas as forças
que agem sobre o corpo;
M = massa do corpo a qual as
forças atuam;
A = aceleração adquirida
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De acordo com essa Lei, para
F
=
2N
que se mude o estado de
1 Kg
movimento de um objeto, é
a = 2 m/s²
necessário exercer uma força F = 2N
0,5 Kg
sobre ele que dependerá da
a = 4 m/s²
massa que ele possui.
A aceleração, que é definida
como a variação da velocidade
com o tempo, terá o mesmo
sentido da força aplicada.
F = 2N
2 Kg
a = 1 m/s²
F = 2N
4 Kg
a = 0,5 m/s²
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Ao aplicar uma força sobre um objeto, imprimimos
sobre ele uma aceleração que será dependente de sua
massa.
Podemos ver a partir da figura que, ao aplicar uma
força de 2N sobre um objeto, ele adquirirá uma
aceleração maior quando a massa for 0,5 kg e uma
pequena aceleração quando a massa for 4 kg. Isso
significa que quanto maior a massa de um corpo,
maior precisa ser a força aplicada para que se altere
seu estado de movimento.
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A segunda Lei de Newton também é chamada de
princípio fundamental da dinâmica, pois, é a partir
dela que se define a Força como uma grandeza
necessária para se vencer a inércia de um corpo.
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Força Peso
A partir da Segunda Lei de Newton, também
chegamos à outra importante definição na física, o
Peso.
A Força peso corresponde à atração exercida por um
planeta sobre um corpo em sua superfície. Ela é
calculada com a equação:
P=m.g
Sendo g a aceleração da gravidade local.
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Apesar da massa de um corpo ser fixa, não é o que
ocorre com o peso, por exemplo:
Um corpo de massa 20 kg no planeta Terra, onde a
aceleração da gravidade é 9,8 m/s2, possui o seguinte
peso:
P = 20 . 9,8
P = 196 N
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O mesmo corpo, em outro planeta, como em Marte,
onde g = 3,711 m/s2, possui o peso:
P = 20 . 3,711
P = 74,22 N
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Vemos que o peso no planeta Marte é bem menor
que na Terra, pois, a gravidade em Marte é bem
menor. Isso ocorre porque a gravidade g de um
determinado local depende da massa do corpo. Como
a massa de Marte é bem menor que a da Terra, ele
também terá a gravidade menor.
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O peso de um corpo é, quantitativamente, o produto
de sua massa pela aceleração da gravidade.
Uma pessoa pesa, na Terra, 640N, num local onde a
aceleração da gravidade é igual a 10m/s2. A massa
dessa pessoa na Lua, sabendo-se que lá a aceleração
da gravidade vale 1,6m/s2, é:
a) 10,2kg
b) 40kg
c) 64kg
d) 64N