Ciências 9º ano

. Acesso em: 24 abr. 2015.

Fig. 1 (p. 114)

Retrato de Nicolau Copérnico (1473-1543). Biblioteca Nacional da Espanha.

Biblioteca Nacional da Espanha. Fotografia: Kean Collection/Getty Images

Deixar de ver a Terra como o centro do Universo provocou não apenas uma mudança física da nossa compreensão, mas também uma mudança filosófica, na qual o ser humano passou a questionar diversos dogmas antigos.

INTEGRANDO IDEIAS

1. Quais são os dois principais movimentos executados pelo planeta Terra e que Copérnico pôde averiguar?

2. É muito comum o uso das palavras “geocentrismo” e “heliocentrismo” para diferenciar dois modelos astronômicos em relação a seu respectivo referencial. Explique o significado de cada uma dessas palavras.

3. Hoje em dia, as ideias de Copérnico parecem óbvias. No entanto, encontrar evidências que nos mostrem que a Terra está em movimento não é uma tarefa fácil. Faça uma pesquisa na internet e encontre pelo menos uma dessas evidências.

Página 115

Como Galileu confirmou que os astros não giram ao redor da Terra?

Com a observação de vários corpos celestes, como o Sol, a Lua e Vênus. Na época, a teoria geocêntrica [...] era apoiada pela Igreja Católica. Mas a teoria heliocêntrica [...] também já existia. Era conhecida desde a Grécia antiga e foi defendida pelo astrônomo Nicolau Copérnico no início do século 16. Galileu só a comprovou com a ajuda da luneta. Essa ferramenta havia sido inventada recentemente por um holandês, mas o italiano a aperfeiçoou – e a apontou para o céu.

[...]

Com [o] aperfeiçoamento da luneta, o italiano constatou que, ao longo do tempo, a face de Vênus era iluminada de formas variadas, indicando que o planeta tem fases, como a Lua. Ele concluiu que o astro realiza um movimento de translação ao redor do Sol – e não em torno da Terra, como a teoria geocêntrica defendia.

[...]

A maior revelação, que provou de uma vez por todas que a Terra não é o centro do movimento dos astros, veio com a descoberta das luas de Júpiter. Galileu notou que ao redor [...] [de Júpiter] giravam quatro satélites naturais. Ou seja, já não era possível sustentar a ideia de que todos os corpos celestes orbitavam o nosso planeta.

Noêmia Lopes. Mundo Estranho. Disponível em: . Acesso em: 10 jun. 2015.

Fig. 1 (p. 115)

Retrato de Galileu Galilei (1564-1642). Galleria degli Uffizi, Florença, Itália.

Galleria degli Uffizi, Florença. Fotografia: akg-images/Latinstock

Fig. 2 (p. 115)

Foto de duas páginas da obra Sidereus Nuncius de Galileu, em que ele escreve sobre as luas de Júpiter.

Science Museum London/Getty Images

As observações de Galileu foram fundamentais para comprovar o modelo de Nicolau Copérnico. Todavia, as conclusões de Galileu foram duramente reprimidas pela Igreja católica, que o condenou à prisão domiciliar por defender suas ideias.

INTEGRANDO IDEIAS

4. Galileu Galilei não apenas conseguiu fundamentar o modelo de Copérnico, como também fez outras contribuições à Física. Faça uma pesquisa e cite algumas delas.

5. Em homenagem a Galileu, as quatro luas de Júpiter observadas por ele recebem o nome de “satélites galileanos”. Você saberia dizer qual foi a importância dessas observações?

6. De acordo com o texto, quais observações revelaram que a Terra não era o centro do Universo? Justifique sua resposta.

Página 116

Aceleração

A alteração da velocidade de um corpo é chamada de aceleração. Caso essa alteração aumente a velocidade do corpo, diz-se que a aceleração é positiva ou, simplesmente, que há aceleração. A aceleração é considerada negativa, ou chamada desaceleração, quando faz com que a velocidade seja gradativamente reduzida (“desacelerar” significa “frear”).

As situações de alteração de velocidade – aceleração ou desaceleração – podem ser representadas de maneira esquemática por setas indicando o movimento, a velocidade e a aceleração, conforme mostram as figuras abaixo.

Fig. 1 (p. 116)

Paula Radi/ID/BR

Velocidade aumentando: presença de aceleração no mesmo sentido da velocidade

movimento velocidade aceleração

Velocidade diminuindo: presença de aceleração em sentido oposto ao da velocidade (desaceleração)

movimento velocidade aceleração

Para saber mais

Ao lançar um novo modelo de automóvel, muitas montadoras de automóveis costumam divulgar o intervalo de tempo que o veículo, partindo do repouso, leva para alcançar certa velocidade. Por exemplo, num determinado informe publicitário, afirma-se que os carros do novo modelo conseguem acelerar de 0 km/h a 100 km/h em menos de 4 segundos.

Mas acredite: essa aceleração ainda é pouco se comparada às façanhas de um dragster (foto abaixo), um tipo de carro leve especialmente desenhado e construído para provas de arrancada e que conta com motores muito potentes. Esses veículos atingem a impressionante marca de 160 km/h em menos de 1 segundo. Para isso, um dragster utiliza um combustível especial, o nitrometano.

Fig. 2 (p. 116)

Michael Allio/Icon Sportswire/Corbis/Latinstock

Página 117

Tipos de movimento

Os movimentos podem ser descritos, de acordo com o formato de sua trajetória, como retilíneos ou não retilíneos. Além disso, o fato de a velocidade variar ou não também possibilita uma classificação do tipo de movimento.

Um movimento em que a velocidade não varia ao longo do tempo, ou seja, cuja velocidade é constante em determinado período, é chamado de uniforme. Em outras palavras, nesse tipo de movimento o móvel sofre iguais variações de posição em iguais intervalos de tempo.

A figura abaixo mostra um móvel em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU).

Fig. 1 (p. 117)

Representação esquemática do Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). Para intervalos de tempos iguais, a bolinha percorre distâncias iguais.

Paula Radi/ID/BR

Δ s Δs Δs Δs

Em supermercados, o transporte de compras em esteiras pode ser considerado um exemplo de movimento retilíneo uniforme.

Fig. 2 (p. 117)

As esteiras de caixas de supermercado apresentam movimento retilíneo uniforme.

Jeff Greenberg/age fotostock/EasyPix

Quando o movimento apresenta aceleração ou desaceleração (respectivamente, aumento ou redução na velocidade) constante, ele recebe o nome de uniformemente variado. Nesse caso, o móvel sofre iguais variações de velocidade em iguais intervalos de tempo.

A figura abaixo mostra um móvel em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV).

Fig. 3 (p. 117)

Representação esquemática do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV). Para intervalos de tempos iguais, a bolinha percorre cada vez distâncias maiores, pois fica com velocidade cada vez maior.

Paula Radi/ID/BR

Δs Δs Δs Δs

O exemplo típico de um movimento retilíneo uniformemente variado é a queda de um objeto de uma altura próxima da superfície da Terra.

Neste capítulo são estudados esses dois tipos de movimentos retilíneos: o Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), isto é, o movimento em linha reta com velocidade constante; e o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), aquele que ocorre em linha reta, com uma velocidade que se modifica em decorrência da aceleração constante.

Fig. 4 (p. 117)

Objeto em queda livre.

Sérgio Dotta Jr./ID/BR

Página 118

Prática de Ciências

Estudo de movimento

Nesta atividade, você vai construir e analisar um gráfico para representar o movimento de um corpo. Para isso, considere o movimento de uma menina em sua bicicleta, como mostra a figura abaixo.

Fig. 1 (p. 118)

0 s 1 s 2 s 3 s 4 s

0 m 3 m 6 m 9 m 12 m

Paula Radi/ID/BR

A partir do movimento, podemos construir uma tabela com a posição, em metros (m), que a menina ocupa em seu respectivo tempo, em segundos (s).

Posição (m)	0	3	6	9	12
Tempo (s)	0	1	2	3	4

Material
• régua
• folha de papel sulfite ou de caderno

Procedimento

1. Represente na folha de papel os eixos verticais e horizontais. Em seguida, identifique o eixo horizontal como “tempo (s)”, e o eixo vertical como “posição (m)”, como mostra a imagem ao lado.

2. Com auxílio da régua, divida cada eixo em segmentos de mesmo comprimento, de modo que os valores indicados na tabela sejam representados.

3. Identifique os pontos no gráfico ao lado de acordo com os dados fornecidos pela tabela acima. Por exemplo, o ponto inicial é localizado pelo instante 0 segundo e posição igual a 0 metro.

4. Trace uma reta que contenha todos os pontos indicados na etapa anterior.

Fig. 2 (p. 118)

ID/BR

Não escreva no livro.

posição (m) tempo (s)

INTEGRANDO IDEIAS

1. Qual foi a escala que você utilizou no eixo horizontal? E no eixo vertical?

2. Considerando o intervalo de tempo estudado, a velocidade da menina é constante? Justifique sua resposta.

3. O que acontece se a velocidade da menina diminuir para 0 m/s? Represente no gráfico essa situação, considerando que ela ocorreu no intervalo de tempo de 4 s a 5 s.

Página 119

Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

O Movimento Retilíneo Uniforme caracteriza-se por ser um movimento em linha reta com velocidade constante; portanto, não há aceleração.

Quando, por exemplo, um carro percorre uma estrada com velocidade constante, a cada instante a posição do carro muda, isto é, a posição depende do instante em que se está realizando a medida, mas a velocidade do movimento não sofre modificações.

Observe a figura abaixo, que representa uma pessoa movendo-se em linha reta.

Fig. 1 (p. 119)

Representação de uma pessoa caminhando em velocidade constante.

Paula Radi/ID/BR

0 s

0 m

v = 2 m/s

1 s

2 m

v = 2 m/s

2 s

4 m

v = 2 m/s

3 s

6 m

v = 2 m/s

4 s

8 m

v = 2 m/s

Ponto inicial

Com as informações contidas na figura, podem ser elaboradas duas tabelas em função do tempo medido: uma da posição e outra da velocidade.

Tempo (s)	Posição (m)
0	0
1	2
2	4
3	6
4	8

Tabela 1: posição do corredor em função do tempo.

Tempo (s)	Velocidade (m/s)
0	2
1	2
2	2
3	2
4	2

Tabela 2: velocidade do corredor em função do tempo.

A partir dessas tabelas são construídos dois gráficos que caracterizam o movimento retilíneo uniforme do corredor.

Fig. 2 (p. 119)

Gráfico 1: posição associada à tabela 1.

posição (m) 0 2 4 6 8 10 12

tempo (s) 0 1 2 3 4 5 6

Fig. 3 (p. 119)

Gráfico 2: velocidade associada à tabela 2.

Gráficos: ID/BR

velocidade (m/s) 0 2 4 6 8 10 12

tempo (s) 0 1 2 3 4 5 6

A posição está variando com o tempo; portanto, tem-se uma reta ascendente no gráfico 1. Já a velocidade é constante com o passar do tempo, o que é mostrado por uma reta horizontal no gráfico 2.

Roteiro

Um carro se move em linha reta com velocidade constante de 80 km/h. O movimento retilíneo uniforme inicia-se no ponto 0 km e no instante 0 hora.

Após 1 hora, o carro percorre 80 km; depois de 2 horas, ele percorre 160 km. O deslocamento ou a variação de posição é de 80 km a cada hora.

Construa um gráfico desse movimento e responda: Qual será a posição do móvel após 3 horas?

Página 120

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

O Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) caracteriza-se pela presença de aceleração constante. Isso significa que a velocidade varia de forma constante ao longo do tempo.

Observe a figura abaixo, que mostra o movimento em linha reta de uma pessoa que está se movendo com aceleração constante.

Fig. 1 (p. 120)

Representação de uma pessoa se movendo com aceleração constante. Perceba que a velocidade aumenta 0,5 m/s a cada segundo.

Paula Radi/ID/BR

Ponto inicial

0 s

0 m

v = 0 m/s

1 s

0,25 m

v = 0,5 m/s

2 s

1 m

v = 1 m/s

3 s

2,25 m

v = 1,5 m/s

4 s

4 m

v = 2,0 m/s

Com as informações contidas na figura acima podem ser elaboradas duas tabelas em função do tempo medido.

Tempo (s)	Posição (m)
0	0
1	0,25
2	1
3	2,25
4	4

Tabela 1: posição em função do tempo.

Tempo (s)	Velocidade (m/s)
0	0
1	0,5
2	1,0
3	1,5
4	2,0

Tabela 2: velocidade em função do tempo.

Com base nessas tabelas são construídos dois gráficos para o MRUV do corredor.

Fig. 2 (p. 120)

Gráfico 1: posição associada à tabela 1.

Gráfico de posição versus tempo

tempo (s) 0 1 2 3 4 5 6

posição (m) 1 2 3 4 5

Fig. 3 (p. 120)

Gráfico 2: velocidade (reta ascendente) associada à tabela 2.

Gráficos: ID/BR

Gráfico de velocidade versus tempo

velocidade(m/s) 0 1 2 3 4 5

tempo (s) 1 2 3 4 5 6

O gráfico 1 expressa a variação da posição em função do tempo, mostrando que a posição muda a cada segundo – o deslocamento é representado por uma curva. A velocidade é expressa no gráfico 2 por uma reta ascendente, evidenciando que seus valores aumentam uniformemente a cada segundo.

Roteiro

Um carro se move em linha reta com aceleração constante. O movimento retilíneo uniformemente variado inicia-se no repouso no instante 0 hora. Após 1 hora, a velocidade do carro é de 50 km/h; depois de 2 horas, 60 km/h. O carro aumenta 10 km/h na sua velocidade a cada 1 hora.

Construa um gráfico da velocidade desse carro e responda: Qual sua velocidade após 3 horas?

Página 121

ATIVIDADES

Responda sempre no caderno.

1. O mapa abaixo mostra a localização das residências de três amigos: Isabel, Pedro e Júlia. As linhas coloridas (verde e vermelha) indicam as trajetórias que são percorridas por Júlia para chegar à casa de Isabel. Algumas vezes ela passa pela casa de Pedro e outras vezes ela segue direto. Os quarteirões percorridos têm o mesmo tamanho. Sabendo que o local de partida é o quarteirão da casa de Júlia e o local de chegada é o quarteirão da casa de Isabel, responda às questões, apoiando-se nas informações presentes no mapa.

Fig. 1 (p. 121)

Ilustrações: André Ceolin/ID/BR

10 m 10 m Isabel

10 m

10 m

Pedro

50 m

50 m Julia

100 m

100 m

a) Considere os trajetos indicados pelas linhas coloridas e responda: o deslocamento nos dois casos é o mesmo ou apresenta diferenças em cada caso? Calcule o deslocamento dos trajetos.

b) Usando as indicações de escala presentes na figura, calcule a distância percorrida em cada um dos caminhos.

c) Identifique o trecho em que o deslocamento e a distância percorrida são iguais. Explique por que isso ocorre.

2. Uma pessoa tem três caminhos diferentes para chegar de bicicleta a seu destino:

• o caminho A tem um deslocamento de 160 m e é percorrido em 80 s;

• o caminho B tem um deslocamento de 80 m e é percorrido em 80 s;

• o caminho C tem um deslocamento de 180 m e é percorrido em 60 s.

Calcule a velocidade média em cada caminho.

3. Observe os carros da ilustração.

Fig. 2 (p. 121)

20 s 60 km/h

30 s 60 km/h

O carro branco deslocava-se a uma velocidade de 60 km/h e demorou 30 s para conseguir parar, isto é, para ter velocidade igual a 0 km/h.

O carro azul deslocava-se também a 60 km/h e demorou 20 s para conseguir parar, isto é, para ter velocidade igual a 0 km/h.

Responda:

a) Nos dois casos, a aceleração tem o mesmo sentido da velocidade ou o sentido da velocidade é contrário ao da aceleração? Justifique sua resposta.

b) Supondo que a variação de velocidade foi constante em ambos os casos, faça no caderno o gráfico da variação da velocidade do carro azul e do carro branco descritos no enunciado.

Página 122

CAPÍTULO 9 - Leis de Newton, trabalho e máquinas simples

Fig. 1 (p. 122)

O Lavrador de Café, 1934, de Candido Portinari, que se encontra no Museu de Arte de São Paulo (MASP), retrata um trabalhador usando um instrumento muito comum no campo, a enxada. Esse instrumento é um tipo de alavanca muito útil para arar a terra.

Museu de Arte de São Paulo/Direito de reprodução gentilmente cedido por João Candido Portinari

As palavras força e trabalho são utilizadas com frequência no dia a dia, e a maioria das pessoas conhece seus significados. No entanto, ao estudar Ciências da Natureza, muitos termos já conhecidos ganham novos significados.

Na linguagem comum, pode acontecer de os termos serem definidos de maneira diferente. O conceito de força é um exemplo disso. Em Física, as forças estão sempre associadas a mais de um corpo. Assim, a força pode ser definida como o resultado da interação entre dois ou mais corpos. No caso de uma bola chutada, por exemplo, os corpos são a bola e a pessoa que a chuta.

Em Física, o conceito de trabalho também é diferente daquele usado cotidianamente. Para os cientistas, trabalho é a medida da energia transferida pela aplicação de uma força durante o deslocamento de um objeto.

Página 123

As leis de Newton

A dinâmica é a área da Física responsável por estudar o movimento de um corpo e as causas desse movimento. Uma força pode iniciar, modificar ou interromper um movimento.

Retomando o exemplo mencionado na página anterior, ao chutar uma bola parada, fazemos com que ela se movimente. Também é possível mudar a direção da bola, chutando-a para outro lado. Podemos ainda interromper seu movimento, agarrando-a ou colocando o pé sobre ela. Em todas essas situações, há forças atuando.

A dinâmica fundamenta-se nas leis de Newton, que são conhecidas por três princípios: o princípio da inércia, o princípio fundamental da dinâmica (que define a força matematicamente) e o princípio da ação e reação.

Princípio: Lei fundamental de uma teoria, da qual outras leis podem ser derivadas.

O movimento retilíneo e o princípio da inércia

Uma das situações de aplicação do princípio da inércia mais comuns no dia a dia é o que ocorre com os passageiros de um ônibus em movimento que é freado bruscamente.

Quando se está no interior de um ônibus em movimento, percebe-se que os corpos dos passageiros estão parados em relação aos outros, embora, para um observador externo, os passageiros se movimentam com a mesma velocidade que o ônibus. Se o motorista realiza uma freada brusca, todos os passageiros continuam a se deslocar para a frente, enquanto o ônibus diminui sua velocidade até parar em pouco tempo. Isso ocorre porque o acionamento do freio altera o movimento do ônibus, exercendo a ação de uma força contrária ao movimento. Os passageiros em seu interior, que se deslocavam na mesma velocidade do ônibus, se não se segurarem, não serão freados por nenhuma força e, por isso, continuarão o movimento retilíneo para a frente, isto é, tendem a manter seu movimento.

Fig. 1 (p. 123)

O ônibus movimenta-se a uma velocidade constante. Se ele freia bruscamente, todos os ocupantes em seu interior parecem deslocar-se para a frente. Na verdade, todos estão apenas continuando o movimento em velocidade constante enquanto o ônibus freia. Para evitar acidentes nessa situação, as pessoas seguram-se nas hastes de metal que servem de apoio dentro do ônibus.

ônibus em movimento

ônibus freando

André Ceolin/ID/BR

Essa tendência de um corpo, inicialmente em velocidade constante, permanecer com velocidade constante é a primeira parte do princípio da inércia.