Ciências 9º ano

. Acesso em: 29 maio 2015

Fig. 2 (p. 105)

Central de triagem de resíduos recicláveis em São Jose dos Pinhais (PR), 2011.

Secretaria do Meio Ambiente de São José dos Pinhais/ Prefeitura Municipal

a) O texto menciona dois resíduos metálicos que são separados em centrais de triagem. Identifique-os e escreva o símbolo do elemento químico que representa cada metal.

b) A coleta seletiva pode ser considerada um tipo de classificação? Justifique sua resposta.

c) De acordo com o texto, quais são as vantagens da separação dos resíduos?

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UNIDADE 3 - MOVIMENTO, FORÇA E TRABALHO

Fig. 1 (p. 106)

Atleta Usain Bolt no mundial de atletismo de 2009 e Shelly-Ann Fraser-Pryce no mundial de atletismo de 2013.

Michael Dalder/Reuters/Folhapres

Grigory Dukor/Reuters/Folhapress

2

4

O que você vai estudar

• Referenciais
• Trajetória e distância
• Velocidade e aceleração
• Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)
• Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)
• Leis de Newton
• Trabalho

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Começo de conversa

A prova de corrida dos 100 metros rasos é uma modalidade olímpica de atletismo considerada, por muitos, a rainha das provas de velocidade. Os atletas que vencem essas provas ou detêm seus recordes mundiais são aclamados como os “mais rápidos do mundo”.

Entre os homens, por exemplo, o jamaicano Usain Bolt se destacou pela façanha de completar a prova em 9,58 s no campeonato mundial de atletismo de 2009.

Entre as mulheres, a também jamaicana Shelly-Ann Fraser-Pryce completou a prova em 10,71 s no mundial de atletismo de 2013.

Muito se discute sobre os limites do ser humano nessas provas: até que marca conseguiremos chegar?

1. Como podemos calcular a velocidade média de uma pessoa? Estime a velocidade média de Usain Bolt e Shelly-Ann Fraser-Pryce nas provas citadas.

2. Considere que a velocidade de um cachorro seja igual a 8,0 metros por segundo (8,0 m/s). Em quanto tempo ele percorreria a prova de 100 metros rasos, se ele mantivesse a velocidade constante durante todo o percurso?

3. Você sabe o que significa trabalho na Física? Os atletas da imagem estariam realizando trabalho? Explique.

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Para investigar

Construção de um balão-foguete

Você sabe como podemos mudar a velocidade de deslocamento de um objeto, ou a distância que um objeto pode percorrer? Automóveis, por exemplo, possuem o pedal acelerador. Quando esse pedal é pressionado, a velocidade do automóvel aumenta.

A atividade a seguir permitirá que você investigue esse tema.

Fig. 1 (p. 108)

Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR

Objetivo

• Investigar o movimento de um balão-foguete com base na relação entre a quantidade de ar na bexiga e a velocidade média do movimento.

Material
• um balão de borracha do tipo usado em festas de aniversário
• um pedaço grande de linha (2 m ou mais)
• fita adesiva
• cronômetro
• canudo de refrigerante

Fig. 2 (p. 108)

Procedimento

1. Grude o canudo sobre o centro do balão, com ele ainda vazio.

Fig. 3 (p. 108)

2. Passe uma das pontas da linha por dentro do canudo.

Fig. 4 (p. 108)

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3. Prenda a linha entre dois extremos, deixando-a bem esticada.

Fig. 1 (p. 109)

4. Leve o balão até um dos extremos, encha o balão e solte-o. A forma do balão e o local de fixação da fita podem interferir no experimento, atrapalhando o deslocamento. Faça alguns testes e ajustes até obter um bom lançamento.

Fig. 2 (p. 109)

Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR

5. Faça vários lançamentos aumentando gradativamente a quantidade de ar no balão. Cronometre, em todos os lançamentos, o tempo que o balão leva para percorrer toda a linha. Liste as mudanças que ocorrem no balão à medida que ele se desloca.

6. Faça uma marcação na linha dividindo-a em duas partes iguais. Um dos integrantes do grupo deve medir o tempo que o balão leva para percorrer o primeiro trecho, e outro integrante cronometra o tempo que o balão leva para percorrer o segundo trecho. Registrem os dados em um quadro.

Resultados e discussão

1. O que ocorre com o tempo de deslocamento à medida que aumentamos o volume de ar do balão em cada lançamento? E com a velocidade média?

2. O que vocês verificaram ao comparar o tempo de deslocamento do balão na primeira metade do trajeto e na segunda metade?

3. A partir dos resultados encontrados, discuta com seus colegas se o movimento desse balão ao longo do fio possui velocidade constante ou se a velocidade varia. Proponham uma explicação para o que observaram.

4. Foguetes também possuem um sistema de propulsão, mas, em vez de ar, utilizam combustíveis. Pesquise quais estratégias são empregadas para que o foguete economize combustível durante seu lançamento.

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CAPÍTULO 8 - Movimento

Fig. 1 (p. 110)

Que elementos na imagem acima sugerem movimento?

SVLuma/Shutterstock.com/ID/BR

“Movimento” é uma palavra que descreve muitas situações diferentes. Quando estamos parados e vemos uma pessoa caminhando na rua, percebemos seu movimento, pois notamos que a pessoa muda de posição conforme o tempo passa. Também podemos perceber o movimento de um carro que se desloca em uma estrada ou de um carrossel girando.

Quando a posição não muda ao longo do tempo, dizemos que o corpo (que pode ser a pessoa, o carro, o carrossel, etc.) está em repouso.

Alguns movimentos são muito difíceis de descrever, pois não seguem uma trajetória simples ou regular – como o movimento de uma abelha visitando flores à procura de pólen e néctar, ou uma pessoa caminhando rápido em uma rua com muitas pessoas.

Já em uma corrida em uma pista de atletismo, que possui uma trajetória determinada, é possível visualizar todo o percurso, prever quanto tempo deve durar a corrida e fazer cálculos e estimativas da velocidade dos corredores.

Trajetória: caminho percorrido por um corpo em movimento.

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Referencial e posição

Em nosso cotidiano percebemos o movimento por meio da mudança de cenário que ocorre conforme o movimento acontece. Para compreendê-lo melhor, associamos pontos de referência e tempo para cada marcação da trajetória do objeto em movimento. Esse conjunto de dados inclui o local de partida – posição e instante iniciais – e o local de chegada – posição e instante finais. Podemos, por exemplo, descrever da seguinte forma a trajetória de uma pessoa até um museu: a pessoa sai de sua casa às 8 horas, passa em frente a uma padaria às 8 horas e 20 minutos, em seguida passa em frente a um supermercado às 8 horas e 30 minutos e, finalmente, chega ao museu às 9 horas.

No entanto, em Física, buscamos associar valores às posições, isto é, em vez de usar, por exemplo, a padaria como ponto de referência, utilizamos uma medida para essa posição. Para isso, é necessário definir um referencial ou sistema de referência a partir do qual descreveremos nossas observações. Esse referencial é escolhido de forma arbitrária.

Voltando ao exemplo, podemos escolher como referencial a casa a partir da qual a pessoa inicia seu movimento. Com base nesse referencial, a padaria, que está a 1,2 km da casa, recebe a posição 1,2 km; o supermercado, que está a 1,8 km da casa, recebe a posição 1,8 km; e, finalmente, o museu, que está a 3,6 km da casa, recebe a posição 3,6 km, permitindo a construção da figura abaixo.

Fig. 1 (p. 111)

Vagner Coelho/ID/BR

CASA
PADARIA
SUPERMERCADO
MUSEU

Outro exemplo de indicação de referências são as placas que encontramos em estradas. Ao longo de uma viagem, as placas indicam a distância que falta percorrer a partir daquele ponto, ou daquela posição. À medida que o viajante se desloca, a distância em relação ao destino diminui, ao mesmo tempo em que o trecho percorrido aumenta.

Fig. 2 (p. 111)

Placa indicativa de distâncias colocada na beira de uma estrada. Os valores são medidos a partir da posição da placa na estrada até a localidade indicada. Fotografia feita na BR-472, Uruguaiana (RS), 2010.

Gerson Gerloff/Pulsar Imagens

URUGUAIANA LESTE 10 km

FRONTEIRA BR/ARG. 15 km

BARRA DO QUARAÍ 83 km

Arbitrário: que não segue normas ou regras.

Roteiro

Observe a fotografia ao lado. Escolhendo como referencial a menina de camiseta vermelha no canto direito, a descrição da foto poderia ser: do lado direito da moça de camiseta vermelha sentada no chão, há uma moça de camiseta amarela; ao lado dela, há uma moça de camiseta azul-clara, com a mão sobre o ombro direito de uma garota de camiseta laranja. E, do lado direito dessa garota, há um rapaz de camiseta azul-escura. À frente desse grupo de jovens, há mais três: dois rapazes (um sentado e o outro recostado no chão) e uma moça sentada.

Fig. 3 (p. 111)

De acordo com o referencial escolhido, esta foto pode ser descrita de várias maneiras.

Arthur Tilley/Taxi/Getty Images

Descreva a posição das pessoas na foto usando uma outra referência e compare sua descrição com a de seus colegas.

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Distância percorrida e deslocamento

A figura abaixo mostra três cidades interligadas por estradas. Para analisar o deslocamento entre elas, vamos descrever dois percursos possíveis para um motorista de caminhão que precisa fazer uma entrega na cidade B partindo da cidade A. Nesse caso, a cidade A é o ponto inicial do movimento e também pode ser considerada a origem da medida das distâncias. A cidade B é chamada de ponto final.

Fig. 1 (p. 112)

No trajeto 1, o deslocamento do caminhão (ΔS) foi igual à distância percorrida (d = d₁). No trajeto 2, o deslocamento foi o mesmo do que no trajeto 1, mas a distância percorrida foi maior (d = d₂ + d₃ + d₁).

Vagner Coelho/ID/BR

Trajeto 1

cidade C 50 km

cidade A 0 km

cidade B 80 km

d1 ΔS

Trajeto 2

cidade C 50 km

cidade A 0 km

cidade B 80 km

d1 d2 d3 ΔS

No primeiro percurso, o caminhão vai diretamente para cidade B. No segundo, o caminhoneiro decide, por algum motivo qualquer, passar antes na cidade C e então partir para a cidade B.

Em Física, quando se considera somente a distância em linha reta entre o ponto de partida e o ponto de chegada, está se medindo o deslocamento. Portanto, o deslocamento não dependente da trajetória. Nos exemplos acima, o deslocamento, nas duas situações, é o mesmo: 80 km. Isso porque as posições de partida e de chegada são as mesmas, apesar de as trajetórias serem diferentes. No entanto, a distância percorrida, que mede o valor total percorrido – no caso, pelo caminhão –, foi maior no segundo trajeto (d = 50 km + 50 km+ 80 km = 180 km).

Na forma matemática, o deslocamento (S) é definido como a diferença entre a posição final (S_f) e a posição inicial (S_i):

S = S_f - S_i

No exemplo do caminhão, o deslocamento é medido assim:

S = S_f - S_i = 80 - 0 = 80 km

Para refletir

Ciclovias

A ciclovia é uma área destinada à circulação de bicicletas com o objetivo de incentivar o uso desse meio de transporte e, sobretudo, viabilizar seu uso dentro de determinados padrões de segurança.

Para estabelecer uma ciclovia, diversas medidas precisam ser tomadas, como a elaboração de um estudo da rede viária, o monitoramento dos cruzamentos e a aplicação de um piso ideal para circulação das bicicletas. Além disso, rotas e placas de sinalização devem proporcionar segurança e comodidade aos usuários.

O Código Brasileiro de Trânsito tem como principal finalidade a valorização da vida e a integridade física de todas as pessoas que se movimentam por cidades e estradas, sejam elas ciclistas, motoristas de automóvel, motociclistas ou pedestres.

Com base nisso, uma das normas do Código Brasileiro de Trânsito diz que pedestres têm prioridade sobre ciclistas; estes têm prioridade sobre outros veículos, e assim sucessivamente – de modo que os veículos de maior porte serão sempre responsáveis pela segurança dos menores.

Faça uma pesquisa sobre as principais normas legislativas relacionadas a ciclovias. Destaque os direitos e deveres do ciclista e discuta com seus colegas algumas normas que você achou interessante e sobre as quais não tinha conhecimento.

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Velocidade média

Ir de bicicleta para a escola costuma ser mais rápido do que ir a pé. Isso permite concluir que o mesmo deslocamento pode ser feito em diferentes intervalos de tempo. A grandeza física que caracteriza essa diferença é a velocidade.

Durante um deslocamento, a velocidade pode não ser constante. Definimos então a velocidade média, ou seja, a razão entre o deslocamento (ΔS) e o intervalo de tempo (Δt) gasto no percurso.

A velocidade média de um carro não é marcada diretamente em um velocímetro (veja o boxe ao lado). A velocidade média de um objeto em movimento (móvel) pode ser interpretada como o valor da velocidade constante que um segundo móvel deveria manter para fazer o mesmo percurso no mesmo tempo que o móvel em estudo.

Para saber mais

O velocímetro

Todos os automóveis são equipados com um medidor de velocidade chamado velocímetro. Esse medidor informa a velocidade em um dado instante, denominada velocidade instantânea.

Fig. 1 (p. 113)

Velocímetro analógico ou de ponteiro indicando a velocidade instantânea de 70 km/h.

PÈter Gudella/Dreamstime.com/ID/BR

60 km

10 km

A velocidade média (v_m) é definida matematicamente como:

A imagem abaixo mostra um automóvel e um ônibus que se deslocam da posição 10 km até a posição 60 km de uma estrada.

Fig. 2 (p. 113)

Vagner Coelho/ID/BR

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

O tempo que o automóvel gasta para percorrer a estrada é 1 hora, e o tempo para o ônibus percorrer o mesmo trajeto é de 2 horas. Portanto, as velocidades médias desenvolvidas pelo automóvel e pelo ônibus serão:

Isto é, a velocidade média do automóvel é maior do que a velocidade média do ônibus. Esses resultados indicam o valor da velocidade se o automóvel e o ônibus viajassem a uma velocidade sempre constante. No entanto, sabe-se que, em situações reais, a velocidade sofre variações ao longo do percurso.

Para refletir

O tempo de reação de um motorista dirigindo um veículo corresponde ao momento em que ele enxerga um obstáculo até o momento em que toma alguma providência para não colidir com ele.

Esse tempo varia de acordo com cada pessoa, mas, em média, é de de segundo.

Com o uso de bebida alcoólica, porém, esse tempo pode aumentar para até 2 segundos! Isso implica um maior deslocamento do veículo e maior chance de acidentes.

Que ações o governo e a sociedade como um todo podem realizar para reduzir a ocorrência desse tipo de acidente? Discuta com os colegas.

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Ciência dinâmica

Referencial e nossa visão do Universo

A mudança de referencial não é apenas uma questão matemática. Um referencial adequado permite estudar um problema físico de forma diferente e obter uma compreensão física mais adequada do objeto em estudo. De fato, para um observador na Terra, os astros parecem girar em torno dela, enquanto o próprio planeta parece estar fixo. No entanto, a mudança do referencial para o Sol permite uma nova compreensão do movimento dos astros e uma mudança fundamental da nossa visão do Universo.

Copérnico: a Terra em seu devido lugar

Todos os dias, o Sol surge a leste e desaparece a oeste. À noite, [...] as estrelas percorrem o mesmo caminho. Tudo, no Universo, parece girar em torno da Terra. Não admira que essa ideia tenha ocorrido aos primeiros antepassados do [ser humano]. Em plena era dos satélites artificiais, dos voos espaciais, dos supertelescópios ópticos e radiotelescópios, sabe-se que ela está errada; mas nossos antepassados, que tinham apenas os olhos para observar o céu, demoraram alguns milhares de anos para descobrir o erro. [...]. O processo consagrou o nome do astrônomo e matemático polonês Nicolau Copérnico, o primeiro estudioso a demonstrar com observações e cálculos precisos que a Terra não é o centro do Universo, mas apenas um pequeno astro que, como todos os outros, executa movimentos variados pelo espaço.

[...]

Depois de minuciosos cálculos matemáticos, Copérnico deduziu: a Terra executa uma rotação completa em torno de seu eixo. Isso explica o movimento aparente do Sol e das estrelas, produzindo o dia e a noite. Mas ainda não explicava as caminhadas errantes de Marte e dos demais planetas. O erro, ele descobriu logo depois com novos cálculos, estava em atribuir ao Sol o movimento circular anual que, na verdade, é executado pela Terra.

[...]

Almyr Gajardoni. Revista Superinteressante. Disponível em :