Ciências 9º ano
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Para saber mais História da força Isaac Newton (1643-1727) foi o físico inglês que propôs os princípios ou as leis que levam seu nome. Para elaborar seu trabalho, ele estudou o que outros cientistas haviam proposto para explicar o movimento. Esse assunto é discutido desde a Antiguidade. Muitas teorias foram propostas e aceitas em diferentes épocas. As teorias da Antiguidade têm como principal representante Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.). Segundo ele, cada corpo tem seu lugar no espaço, e o movimento é consequência da “vontade” dos corpos de voltarem a seu lugar natural. Os mais “pesados” deveriam ficar mais perto do solo, e os mais “leves”, mais distantes. Essa ideia foi criticada na Idade Média, quando se propôs a teoria do impetus. De acordo com essa teoria, um objeto é colocado em movimento por um agente que lhe cede uma “potência”, chamada de impetus, proporcional à velocidade e ao “peso” do objeto. Na Idade Moderna, Isaac Newton propôs o conceito de força, associando-o à variação da velocidade de um objeto. Página 124 Repouso e o princípio da inércia A inércia também é percebida quando um carro faz uma curva fechada. As pessoas no interior do automóvel sentem-se como se estivessem sendo jogadas para o exterior da curva. No entanto, o que acontece é que os passageiros do carro tendem a continuar o movimento em linha reta. Essas duas situações tratam de movimentos que sofrem modificações em sua velocidade, em sua intensidade ou em sua direção. A segunda parte do princípio da inércia afirma que um corpo em repouso permanece em repouso a não ser que uma ação externa atue sobre ele. Fig. 1 (p. 124) Ao fazer a curva, o carro leva seus ocupantes a sentir um “puxão” para o exterior da curva. Essa sensação só existe porque a tendência de um corpo é continuar o movimento em linha reta. Luciana Whitaker/Pulsar Imagens
Segundo o princípio da inércia, uma esfera desliza sem parar sobre uma superfície plana e sem atrito (força oposta ao movimento), até encontrar um obstáculo ou sofrer uma ação externa. ARTSILENSEcom/Shutterstock.com/ID/BR Portanto, o princípio da inércia pode ser enunciado da seguinte maneira: Os corpos permanecem em movimento retilíneo uniforme, ou em repouso, a não ser que exista uma força externa sobre ele para modificar seu movimento, ou tirá-lo do repouso.
Durante uma colisão frontal de automóvel, o cinto de segurança e o air bag constituem dispositivos essenciais para a proteção de motorista e passageiros, evitando que sejam arremessados ou se choquem com as partes internas do automóvel. Nesse tipo de colisão, o automóvel é parado bruscamente, e as pessoas em seu interior tendem a continuar o movimento que tinham antes do choque. Assim, o uso do cinto de segurança e o acionamento do air bag reduzem possíveis consequências danosas ao corpo humano. Por isso, o código de trânsito prevê o uso obrigatório do cinto de segurança para todos os ocupantes do veículo automotor. Fig. 3 (p. 124) TRL lid/Science Photo Library/Latinstock Teste de impacto de colisão de um automóvel. Perceba o acionamento do air bag e que o boneco que simula o motorista está usando o cinto de segurança, mas o boneco que simula o passageiro de trás não está. Desde 2014, todos os carros fabricados no Brasil são obrigados, por lei, a ter air bag como item de série.
As atividades a seguir têm como objetivo explorar o princípio da inércia e devem ser realizadas em dupla. O objeto que cai dentro do copo Material • uma bolinha de borracha (ou equivalente) • um pedaço de papel-cartão • um copo de vidro • alguns clipes para papel Procedimento 1. Dobre a folha de papel-cartão em seu comprimento para que forme um tubo com base triangular. Utilize os clipes para prender as bordas, conforme a imagem abaixo. 2. Coloque esse tubo (na posição vertical) sobre a abertura do copo para que sirva como base de apoio à bola. Equilibre a bola sobre o tubo, como mostra a imagem ao lado, à direita. 3. Bata na base do papel-cartão, em um movimento rápido e paralelo a superfície da mesa. Observe a trajetória da bola. Fig. 1 (p. 125) Fabio Yoshihito Matsuura/Mosaico Roberto Higa/ID/BR
Roberto Higa/ID/BR INTEGRANDO IDEIAS 1. Considerando que o objetivo da atividade é fazer com que as demais peças desçam verticalmente depois da retirada da peça apoiada na mesa, identifique os elementos que são importantes para que esse experimento seja realizado com sucesso. Página 126 Princípio fundamental da dinâmica Segundo o princípio da inércia, é preciso aplicar uma força para alterar a velocidade ou a direção de um corpo em movimento retilíneo uniforme. Um corpo que se desloca idealmente com velocidade constante não possui nenhuma força resultante sendo aplicada. Isto é, não está sujeito a nenhuma força, ou a soma das forças que atuam no corpo se anulam.
De acordo com o princípio fundamental da dinâmica, a aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional à intensidade da força resultante que atua sobre o corpo, tem a direção e o sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa. Quanto maior a massa do objeto, maior deverá ser a força aplicada para que o objeto tenha a mesma aceleração. Assim, a expressão matemática da definição de força é: força = massa ⋅ aceleração Ou, ainda,
Essa equação é conhecida como a segunda lei de Newton ou, também, princípio fundamental da dinâmica. A força resultante que atua sobre um corpo é calculada com base na massa desse corpo e na variação da sua velocidade em um intervalo de tempo (aceleração). A força que atua sobre um objeto é representada por meio de uma seta. Nas figuras a seguir, há duas representações de uma força que age sobre um objeto que está sendo empurrado por uma pessoa. Fig. 1 (p. 126) m = 3 kg F = 10 N m = 3 kg F = 10 N m = 3 kg Reinaldo Vignati/ID/BR As figuras mostram duas formas válidas para representar a situação da figura superior: um bloco sofrendo a ação de uma força A partir dessas situações, observa-se que a força A unidade de medida de força no SI é o newton (N).
Em Física, muitas situações descritas são pensadas de forma ideal, inexistindo na realidade. Nesses casos, um movimento pode ser imaginado desconsiderando-se alguns fatores. Por exemplo, em uma situação ideal, ao se estudarem as forças que atuam em um objeto em movimento, desconsidera-se qualquer tipo de interação que possa atrapalhar essa movimentação, como a força de atrito com o solo e com o ar. Já em uma situação real, todas as forças devem ser consideradas na análise, inclusive as que são contrárias ao movimento. Página 127 Força resultante e equilíbrio Quando alguma força Fig. 1 (p. 127) a = 2 m/s2 FR m = 3 kg Reinaldo Vignati/ID/BR Se a massa do corpo é igual a 3 kg e a aceleração é 2 m/s2, tem-se:
A força resultante também pode ser a soma de duas ou mais forças atuando sobre o mesmo objeto, como mostram as figuras a seguir. Duas forças, F1 = 8 N e F2 = 10 N, atuando na mesma direção e no mesmo sentido, somam-se e equivalem a uma força resultante igual a:
A ação dessas duas forças pode ser substituída pela ação de uma força resultante igual a: FR = 18 N, conforme a figura. Fig. 2 (p. 127) F1 = 8 N F2 = 10 N m = 3 kg FR = 18 N m = 3 kg Ilustrações: Reinaldo Vignati/ID/BR Duas forças, F1 = 8 N e F2 = 10 N, atuando na mesma direção e em sentidos opostos, subtraem-se e equivalem a uma força resultante igual a:
A situação representada acima equivale à ação de uma força resultante igual a: FR = 2 N, conforme a figura. Fig. 3 (p. 127) F2 = 10 N m = 3 kg F1 = 8 N FR = 2 N m = 3 kg As forças no mesmo sentido se somam e as forças em sentidos opostos se subtraem. O sinal de cada força é arbitrário, mas costuma-se adotar o sentido para a direita como positivo e para a esquerda como negativo. Quando duas forças de mesma intensidade estão em sentidos opostos, elas se anulam, criando uma situação de equilíbrio. Suponha que F1= 5 N e F2 = 5 N tenham sentidos opostos, conforme a figura.
Teremos:
FR = - F1 + F2 ⇒ FR = -5 + 5 ⇒ FR = 0 N A partir desse resultado, percebe-se que o equilíbrio não significa que não há forças aplicadas, mas sim que as forças atuando sobre o objeto estão em sentidos opostos e se anulam, fazendo com que a força resultante seja nula. Página 128 Peso Como diversos outros conceitos, o peso em Física tem um significado diferente do seu uso cotidiano. Um exemplo que traduz essa situação são as compras de alimentos, em que é comum usar a palavra peso para se referir à massa. Portanto, 1 kg de feijão é uma medida de sua massa, e não de seu peso. A força peso que atua sobre os corpos na superfície da Terra ocorre em virtude da atração gravitacional desse planeta (veja o boxe Roteiro nesta página). Todos os objetos sobre a superfície terrestre estão sujeitos à aceleração da gravidade com intensidade próxima a 10 m/s2. Essa aceleração é usada para calcular a força peso ou, simplesmente, o peso. O peso de um corpo é definido como a força de atração entre o planeta Terra e o corpo, localizado na superfície desse planeta ou próximo a ela. Essa força é vertical e para baixo, ou seja, está sempre voltada para o centro da Terra. Por se tratar de uma força, sua unidade de medida é o newton (N). Por exemplo, ao comprar um saco de arroz de 5 quilogramas, observa-se que vem escrito, na embalagem, 5 kg, que é uma medida da massa do arroz. Para calcular o peso, multiplica-se a massa pela aceleração da gravidade, indicada pela letra g. P = m · g P indica o peso, medido em newton (N); m é a massa, em quilograma (kg), e g é a aceleração da gravidade, medida em m/s2. Nesse caso: P = 5 ⋅ 10 ⇒ P = 50 N. Força normal Na foto ao lado, o rapaz exerce uma força de compressão sobre a superfície de apoio. Como consequência, a superfície aplica uma força sobre o rapaz. Chamamos de força normal essa força de reação à força de compressão. Essa força é chamada de normal, pois é sempre perpendicular à superfície de contato. Fig. 1 (p. 128)  
Cisco Freeze/Shutterstock.com/ID/BR O rapaz em pé está sujeito à força-peso e à força normal. Essa é uma típica situação de equilíbrio.
Você já deve ter visto cenas de astronautas explorando a Lua e notado que eles se movem por pequenos saltos. Isso ocorre porque a gravidade da Lua é aproximadamente 1/6 da gravidade da Terra. Portanto, um astronauta de 60 kg na Terra tem um peso de 600 N (P = m ∙ g = 60 ∙ 10 = 600 N); já na Lua, apesar de sua massa ser os mesmos 60 kg, seu peso será próximo de 100 N. Assim sendo, a massa tem o mesmo valor em qualquer lugar do Universo, enquanto o peso pode variar. Isso ocorre porque o tamanho do astro e sua massa têm uma forte influência sobre o valor da sua gravidade. O fato de Júpiter ter 316 vezes a massa da Terra não significa que sua gravidade será 316 vezes maior, pois deve-se levar em conta também seu tamanho – o raio de Júpiter é 11 vezes maior que o raio da Terra. Com base no exposto acima, faça uma pesquisa e descubra o valor da gravidade na superfície dos planetas do Sistema Solar. Em seguida, calcule seu peso em cada um deles. Monte uma tabela para apresentar seus resultados. Página 129 Princípio de ação e reação Toda ação realizada por um corpo A sobre um corpo B tem uma reação de mesma intensidade, mesma direção e em sentido oposto sobre A. Esse é o enunciado do princípio de ação e reação, que tem como exemplo a interação entre a Terra e uma pessoa. Nesse caso, a ação é a força de atração que a Terra exerce sobre a pessoa em direção ao centro do planeta; a reação é a atração que a pessoa exerce sobre a Terra, com a mesma intensidade de seu peso, mesma direção e sentido oposto.O esquema a seguir mostra como as forças de ação e reação têm a mesma direção, mesma intensidade e sentidos opostos.
Paula Radi/ID/BR 
No sistema Terra-pessoa, a Terra atrai a pessoa com intensidade Representação sem proporção de tamanho. Cores-fantasia A escolha de qual força prática a ação e qual corresponde à reação é arbitrária. Cada uma delas atua sobre corpos diferentes, portanto não é possível que se equilibrem. Na Física clássica, a ação e a reação são simultâneas, sem que haja intervalo de tempo entre elas. Veja outros exemplos de aplicação do princípio de ação e reação no quadro a seguir. Sistema: foguete e gases Fig. 2 (p. 129) NASA
Ação: ao queimar o combustível, os foguetes acoplados ao ônibus espacial exercem sobre os gases uma força para baixo. Reação: os gases exercem sobre o ônibus espacial uma força para cima. Essa estratégia é utilizada para lançar os ônibus espaciais em direção ao espaço. Sistema: chão e cavalo Fig. 3 (p. 129) Anna Utekhina /Shutterstock.com/ID/BR Ação: as patas do cavalo realizam uma força horizontal e para trás, sobre o chão. Reação: o chão realiza uma reação sobre o cavalo e o empurra para a frente. Sistema: navio e água Fig. 4 (p. 129) Roberto Higa/ID/BR Ação: a hélice do navio gira e empurra a água para trás. Reação: a água, ao ser empurrada para trás, exerce uma força e empurra o navio para a frente. Página 130 Outros tipos de força Além das forças peso e normal, há também outras forças: de tração, elástica, de atrito, entre outras. As forças de tração e elástica são transmitidas por meio de objetos, como corda e mola, respectivamente, e a força de atrito resulta do contato entre superfícies. Tração Muitas ações são realizadas com cordas ou fios atuando sobre os sistemas. Pendurar um lustre, puxar uma caixa e amarrar um barco no cais são exemplos de situações em que a força é aplicada através de corda ou fio. Nessas situações, a força é chamada de tração e é indicada pela letra Fig. 1 (p. 130) Dann Tardiff/Blend/Glowimgens 
O pneu e a menina estão pendurados em uma árvore, presos a uma corda. A força realizada por essa corda é chamada de tração (em vermelho). A força de tração está equilibrando o peso (em azul) da menina e do pneu. Se a corda se romper, os dois caem no chão. O fato de um corpo estar sob a ação da tração não significa dizer que ele está parado ou em movimento. Em alguns casos, a tração contrapõe-se ao peso, e o sistema está em equilíbrio; em outros casos, a tração representa a força atuando sobre o corpo, sendo ela a força resultante.
Paula Radi/ID/BR
A pessoa está puxando a caixa por meio de uma corda. Nessa situação, a tração que equivale à força resultante. Em uma situação ideal, a caixa está em movimento em virtude da tração. Força elástica Existem sistemas que sofrem deformações ao ter uma força aplicada e voltam ao estado inicial quando a força deixa de atuar são conhecidos como elásticos, e a força que atua sobre eles é a força elástica. As molas caracterizam-se por essa propriedade. Para acionar a propriedade elástica de uma mola ou de outro corpo, é necessário deformá-lo com a aplicação de uma força, denominada força deformadora. A reação da mola é a força restauradora – a força elástica – que tende a levar o corpo a voltar a sua posição original. Essas duas forças atuam como par ação-reação.
claudiofichera/Shutterstock.com/ID/BR O amortecedor da moto utiliza uma mola para não sentirmos o impacto dos buracos da estrada.
Eduardo Santaliestra/ID/BR Um colchão de molas utiliza um arranjo paralelo de molas com a função de distribuir a força externa.
Peter Saloutos/Uppercut/Glowimages No salto com vara a flexão da vara é usada para arremessar a atleta.
Muitas vezes, não conseguimos deslocar um objeto que empurramos. De fato, quando duas superfícies tendem a deslizar uma sobre a outra, surge entre elas uma força denominada atrito ( A força de atrito surge tanto em situações estáticas (quando o corpo não se move, apesar da força aplicada para isso), como em situações dinâmicas (quando os corpos estão em movimento). Quando a força resultante entre o atrito e a força aplicada é nula, duas situações podem ocorrer: ou o corpo não se move ou se movimenta com velocidade constante. Ao puxar ou empurrar um objeto, percebemos que, até que esse objeto entre em movimento, necessitamos aplicar uma força maior do que a força necessária quando esse objeto está em movimento. Denominamos o atrito na situação do corpo em repouso de atrito estático, e de atrito cinético quando o corpo está em movimento.Veja as imagens abaixo.
N P Fat F N V P Fat F Reinaldo Vignati/ID/BR Na primeira situação, de objeto em repouso, temos o atrito estático, e na segunda situação, de corpo se movendo com velocidade constante, o atrito cinético. A força de atrito estática máxima é sempre maior ou igual ao atrito cinético. Para aplicar Nesse experimento você poderá estudar a influência da força de atrito em superfícies de diferentes texturas. Para isso, pegue um pedaço de cartolina de 10 cm × 20 cm; com auxílio de uma tesoura sem ponta, faça um corte de aproximadamente 1 cm de comprimento no meio desse pedaço de cartolina. Insira um clipe nesse corte e prenda um elástico na ponta angulosa do clipe. Coloque a cartolina sobre uma folha de papel vegetal e apoie um corpo de aproximadamente 100 gramas sobre a cartolina. Esse corpo pode ser um bloco de madeira ou até mesmo um sabonete. Puxe a extremidade do elástico, mantendo-o horizontal à superfície. O intuito é deslocar vagarosamente a cartolina e o corpo, fazendo-a deslizar sobre o papel vegetal. Marque com uma caneta até que ponto foi necessário puxar o elástico para iniciar o movimento. Em seguida, repita o experimento, substituindo a folha de papel vegetal por uma folha se sulfite. Faça o mesmo, substituindo agora a folha de sulfite por um papel camurça. Depois, substitua o papel camurça por uma lixa fina, e a seguir por uma lixa grossa. Depois de experimentar diferentes superfícies, o que você concluiu? Em qual delas foi mais difícil puxar o objeto? Qual delas apresentou o maior e o menor atrito? Compare seus resultados com os de seus colegas.
Responda sempre no caderno. 1. Esta atividade pode ser feita em dupla. a) Procurem as definições da palavra "força" em um dicionário e anotem-nas. b) Selecionem dois significados diferentes do termo e escrevam um parágrafo utilizando cada um deles. c) Comparem o conceito de força usado nas frases propostas e o conceito científico de força. Discutam se há algum tipo de semelhança entre eles e apresentem suas respostas para as outras duplas. 2. Calcule a força resultante nas situações a seguir. Fig. 1 (p. 132) 
Ilustrações: Paula Radi/ID/BR a) Considere que a massa do objeto é igual a 10 kg e a aceleração é igual a 6 m/s2. Nas situações b e c, considere: F1 = 40 N e F2 =20 N. b)
c)
 
3. Calcule a força resultante na situação a seguir, em que F1 = 40 N e F2 = 40 N. Fig. 4 (p. 132)
4. Abaixo, observe a fotografia de um helicóptero decolando e descreva o movimento realizado como uma aplicação do princípio de ação e reação. Fig. 5 (p. 132) Tomprout/iStock/Getty Images 5. Responda as questões. a) Represente uma situação com varias forças aplicadas sobre um corpo, de maneira que exista uma força resultante diferente de zero. b) Agora represente uma situação na qual varias forças são aplicadas sobre um corpo e a força resultante e nula. c) Troque suas respostas com seus colegas e discuta se as situações apresentadas estão de acordo com o que foi discutido neste capítulo. 6. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e calcule o peso de: a) um boi com massa de 250 kg; b) um carro com massa igual a 1000 kg; c) uma pessoa com massa igual a 80 kg; d) uma barra de chocolate de 0,250 kg.
Image Source/Latinstock Página 133 Trabalho de uma força A noção de trabalho com a qual estamos acostumados tem relação com diversas ações, como a realização de uma atividade profissional, uma tarefa a ser cumprida ou, ainda, um esforço incomum. No caso da Física, realizar um trabalho significa usar uma força para mover um objeto por uma certa distância. O trabalho é representado pela letra W (do inglês work = trabalho).
ΔS A força Ilustrações: Paula Radi/ID/BR Fig. 2 (p. 133) 
ΔS = 0
W = 0
Quando a força O trabalho de uma força F, constante e aplicada no mesmo sentido do movimento do bloco, é calculado pelo produto da força pelo deslocamento, ou seja:
A unidade de medida de trabalho no SI é o joule (J), que é a unidade de medida da energia. Portanto, o trabalho é a grandeza associada com a energia transferida pela aplicação de uma força ao longo do deslocamento de um objeto. Se a força aplicada sobre o objeto não causar nenhum deslocamento, então o trabalho é nulo. A existência da força de atrito entre o bloco e o piso pode explicar essa situação: a força aplicada F não supera a força de atrito que seria contrária à direção do deslocamento, equilibrando essas duas forças.
O livro, narrado em primeira pessoa, aborda os trabalhos e invenções do filósofo Arquimedes. Nas paginas 46 a 49, o autor conta a história do uso de uma máquina para retirar um enorme navio do lugar. Máquinas simples Na concepção do dia a dia, máquinas são instrumentos usados para ampliar ou facilitar a capacidade de realizar uma determinada ação. Existem muitos tipos de máquinas; no entanto, neste capítulo, estudaremos apenas dois: as alavancas e as roldanas ou polias. Alavancas As alavancas são instrumentos constituídos por, pelo menos, uma barra e um ponto fixo de apoio. As alavancas ampliam o efeito de uma força e são usadas, por exemplo, para mover com menos esforço objetos. No dia a dia, há casos em que até mesmo uma alavanca pequena pode facilitar a aplicação de uma força. É possível perceber isso quando tentamos abrir uma porta com maçaneta do tipo alavanca, e outra, com maçaneta de giro: é mais fácil abrir a porta com a maçaneta de alavanca porque aplicamos uma força de menor intensidade na extremidade livre comparando com a força que precisamos aplicar na maçaneta de giro.
Grynold/Shutterstock.com/ID/BR Roman Sika/Shutterstock.com/ID/BR Dois tipos de maçanetas: do tipo alavanca (em cima) e de giro. Página 134 Tipos de alavancas As alavancas podem ser de vários tipos. Entretanto, elas apresentam características comuns, como é mostrado na figura ao lado: um ponto de apoio (A), a força potente ( Nesse caso, a aplicação da força potente numa distância adequada permite que se possa levantar a pedra com uma força menor do que seria necessário sem a alavanca. Fig. 1 (p. 134) Paula Radi/ID/BR forca potente ( Representação do funcionamento de uma alavanca. Veja abaixo outros tipos de alavanca.
A tesoura possui duas hastes, nas quais se aplica a força potente. O intuito é cortar o objeto, que exerce uma força resistente. Fig. 3 (p. 134) apoio A mão realiza a força potente ao levantar o abridor; o apoio e a extremidade oposta á mão. A força resistente é aplicada pela tampa presa à garrafa.
Ao erguer um objeto, o antebraço realiza uma força potente por meio dos músculos; o ponto de apoio é o cotovelo, e o objeto exerce uma força resistente. Fig. 5 (p. 134)  apoio 
Quando se puxa uma corda para baixo, o cotovelo é o ponto de apoio e o músculo tríceps realiza a força potente. O peso do objeto é a força resistente. Fig. 6 (p. 134) apoio
A ponta do pé é o apoio, a força resistente e o peso do corpo e a força potente e realizada pelos músculos sobre o calcanhar. Fig. 7 (p. 134) apoio
Ao ser encaixada no cortador, a unha atua como força resistente, o ponto de apoio e a extremidade oposta do cortador e a força potente e realizada na alavanca encaixada no meio do objeto. Ilustrações: Vagner Coelhoi/ID/BR
O uso de alavancas em maçanetas de portas é tão importante para pessoas com necessidades especiais que constitui um item na Norma de Acessibilidade publicada na Lei de Acessibilidade, de dezembro de 2004. Essa norma diz que as portas devem ter condições de ser abertas com um único movimento, e suas maçanetas devem ser do tipo alavanca. As vantagens da acessibilidade da maçaneta de alavanca sobre a de giro são evidentes: a primeira pode ser facilmente aberta por uma pessoa, mesmo com as mãos ocupadas ou com dificuldade motora. O sistema de alavanca também pode ser um fator de acessibilidade às torneiras, por facilitar o acionamento desse dispositivo com um único movimento. Pense nisso: em situações de perigo, como a fuga de um edifício em chamas ou, ainda, num acidente em que uma pessoa precise lavar um ferimento, por que a alavanca seria a melhor opção?
Electra/Shutterstock.com/ID/BR Torneira de alavanca com misturador para água fria e água quente.
A polia funciona como uma alavanca, isto é, ela é um ponto de apoio entre a força resistente – a carga a ser deslocada, que está amarrada em uma extremidade da corda – e a força potente – a outra extremidade da corda, que é puxada por uma pessoa ou um motor. Fig. 1 (p. 135) rolamento suporte claudiofichera/Shutterstock.com/ID/BR Polia ou roldana. Fig. 2 (p. 135) Universo AaZ/Acervo do fotógrafo Os varais usados normalmente em apartamentos são constituidos de muitas polias, que ajudam a subir o varal para um ponto superior. Tipos de polias Existem dois tipos de polias: as fixas e as móveis. As polias fixas (foto A) permanecem sempre na mesma posição, presas a um ponto fixo de sustentação, como uma parede ou o teto. Fig. 3 (p. 135) A Tiberius Dicu/Shutterstock.com/ID/BR Polia fixa. As polias móveis (foto B) deslocam-se com a corda, que é puxada ou solta. A polia móvel tem a vantagem de permitir a divisão da tração aplicada à corda, reduzindo a intensidade da força potente necessária para deslocar a carga. Os guindastes são exemplos de mecanismos que funcionam por meio de polias e roldanas. Aparelhos usados para exercícios de musculação também são exemplos desse tipo de mecanismo. Fig. 4 (p. 135) B Jacek Kino/VWPics/Alamy/Latinstock Polia movel. Página 136 Polias no motor do automóvel Nos motores de automóveis, o acoplamento de polias tem como finalidade transmitir força e movimento. Já estudamos as polias usadas para transmitir força, mas como elas podem transmitir movimento? E quais são as características desse movimento? Acoplamento: ligação que forma um conjunto. O acoplamento de duas ou mais polias pode ser feito por meio de uma correia (imagem A) e, nas duas situações, para que o mecanismo funcione, a velocidade das polias deve ser igual em todos os pontos em que passa a correia. Assim, o movimento de uma polia é transmitido às demais polias acopladas a ela. Fig. 1 (p. 136) A Ilustrações: Paula Radi/ID/BR Esquema ilustrativo de acoplamento de polias com o uso de uma correia. Correia: tira estreita e comprida usada em certos equipamentos para possibilitar o movimento de peças por ela interligadas. No motor de automóvel há vários sistemas de polias. A divisão de forças da polia móvel Uma polia móvel tem como função dividir a força resistente para que a força potente aplicada seja menor. A imagem B mostra uma polia móvel em funcionamento. A caixa tem um peso P e é sustentada por uma corda com tração T. Essa tração possui o mesmo valor de T' (ação e reação), que por sua vez é equilibrada pelos dois lados da polia, cada um com uma força F. Escreve-se assim essa relação matemática: T =2 ⋅ F; portanto, F =  .
Ou seja, a força aplicada na polia para erguer o objeto é igual à metade da tração T da corda. Como T e T' são iguais e o valor de T' é igual ao peso, então: F = 
Se a caixa tiver peso igual a 100 N, a força aplicada para sustentar a caixa ou erguê-la com velocidade constante é igual a 50 N. Fig. 2 (p. 136) B P T’ T F F F Representação do funcionamento de uma polia móvel. Para saber mais Próteses e órteses Entre os acessórios usados em ortopedia, encontram-se algumas aplicações de máquinas simples (polias e alavancas), como as próteses e as órteses. A prótese é um dispositivo usado para substituir alguma parte comprometida do corpo ou, ainda, auxiliar na sua reabilitação. Para facilitar a adaptação das pessoas ao uso de próteses que substituem, por exemplo, pernas ou braços, é necessário o trabalho de acompanhamento de fisioterapeutas. Esse trabalho consiste em orientar e exercitar a contração dos músculos do paciente para acionar a prótese. O uso da órtese, aparelho externo usado para restringir ou auxiliar o movimento, é comum para prevenir lesões dos membros superiores e inferiores em situações de grande impacto é também como suporte temporário no tratamento de lesões. As órteses são classificadas em função das articulações que envolvem e do tipo de controle de movimento que exercem. Por exemplo, a maioria dos jogadores profissionais de vôlei utiliza órteses de tornozelo-pé, dentro do calcado, também conhecidas como estabilizadores, que previnem a entorse (lesão dos ligamentos) desses membros. O estabilizador possui duas talas, uma interna e outra externa ao tornozelo, impedindo a movimentação indesejada do tornozelo para as laterais.
Responda sempre no caderno. 1. Esta atividade pode ser feita em dupla. a) Procurem no dicionário o significado da palavra “trabalho” e anotem-no. b) Escolham dois significados diferentes e escrevam um parágrafo utilizando cada uma das definições escolhidas. c) Comparem o conceito de “trabalho” usado nas frases propostas e o conceito científico de trabalho. Discuta se há algum tipo de semelhança entre eles e apresente suas respostas para os colegas. 2. Sobre as máquinas, faça o que se pede. a) Em geral, as máquinas simples apresentam dois tipos de força: a força potente e a força resistente. Explique o que significa cada uma delas. b) Qual o propósito da construção de uma máquina simples? Em que elas facilitam a vida dos seres humanos? c) Cite algumas das máquinas simples que foram mencionadas neste capítulo. d) Observe com atenção a escola ou sua casa e faça uma lista das máquinas simples que você encontrou.
a)
Fp b)
T Fp
Auremar/Shutterstock.com/ID/BR a) Faca o esquema de forças aplicadas sobre o ponto indicado na figura. b) Qual deve ser a relação entre as forças aplicadas para que as tábuas sejam erguidas com velocidade constante? 5. Os desenhos abaixo mostram uma polia móvel sustentando um objeto. Calcule o que se pede. a) A intensidade da tração indicada pela seta vermelha. Fig. 4 (p. 137) 200 N
Ilustrações: Paula Radi/ID/BR b) A intensidade do peso indicada pela seta azul. Fig. 5 (p. 137) 200 N
Página 138 Conexão em Ciências 1. Consiga um mapa rodoviário do seu estado e observe as estradas representadas. a) Identifique trechos retilíneos de estradas. Descreva o relevo dessa região. b) Identifique trechos de estradas onde há muitas curvas. Descreva o relevo da região. c) Associe o traçado das estradas ao relevo local. Justifique seu raciocínio. d) Pesquise profissões associadas a construção de estradas.
Paula Radi/ID/BR Posição (m) 5 10 15 20 25 30 Tempo (s) 1 2 3 4 5 6 7 Trecho I Trecho II
a) Copie a tabela no caderno e preencha os espaços com hachuras. b) Descreva o movimento no trecho I. c) Descreva o movimento no trecho II.
a) Elaborem uma tabela com dados hipotéticos de um movimento retilíneo com 8 tempos e posições diferentes. b) Troquem de tabela com outra dupla e esbocem o gráfico correspondente a tabela recebida. c) A representação gráfica junto com a tabela deve ser devolvida ao grupo inicial. Esse grupo deve corrigir o trabalho realizado, caso seja necessário. 4. Responda ao que se pede. a) De dois exemplos de situações que envolvam trechos com movimento retilíneo uniforme. b) Troque seus exemplos com um colega e analise as situações propostas por ele, verificando se estão de acordo com o conceito de movimento retilíneo uniforme.
Gjon Mili/Time Life Pictures/Getty Images a) Identifique o tipo de movimento realizado. Justifique sua resposta. b) Faca uma estimativa do comprimento da bicicleta. c) Com base na resposta ao item b, faca uma estimativa da distância percorrida pela ciclista na foto.
a) Desenhe uma situação em que as forças peso e normal agem sobre um corpo. b) Explique por que esse par de forças não pode ser considerado ação e reação. c) Desenhe um esquema de forças da situação representada no item a, em que se mostrem os pares de força de ação e reação. 8. Na imagem abaixo, uma pessoa empurra o carro com uma velocidade constante. Fig. 1 (p. 139) Vuk Vukmirovic/Shutterstock.com/ID/BR a) Identifique as forças que atuam sobre o automóvel. b) Faca um esquema representando essas forcas. 9. Explique por que a figura a seguir pode ser considerada exemplo de aplicação do princípio da inércia. Fig. 2 (p. 139) Eimantas Buzas/Shutterstock.com/ID/BR Lançamento de bola em jogo de boliche.
Veetmano Prem/Ag. JCM/Fotoarena/Folhapress a) Nessa imagem, existe alguma situação em que a força resultante não seja nula? Caso exista, qual é a situação e por que a força resultante não é nula? b) Ainda em relação ao item anterior, discuta as consequências da existência dessa força resultante. 11. O atrito provoca desgaste em peças de veículos, por exemplo. Para reduzir o desgaste, e preciso lubrificar as peças, ou seja, revesti-las com uma fina camada de óleo. Explique por que esse procedimento reduz o atrito entre as peças. 12. Com base na sua reposta a questão anterior, leia as frases abaixo, que representam diversas recomendações de segurança para situações cotidianas. O que elas tem em comum? • Caminhar com cuidado em pisos molhados. • Crianças pequenas não devem correr usando apenas meias em pisos encerados. • Em dias de chuva, os veículos devem circular com menor velocidade. • Escadas utilizadas por idosos devem ter faixas antiderrapantes coladas nos degraus. • Não correr em pisos encerados. • A área do chuveiro deve ter um tapete antiderrapante.
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Concebo mentalmente um certo móvel lançado sobre um plano horizontal, excluído todo impedimento. Já consta, pelo que foi dito mais detalhadamente em outro lugar, que este movimento será uniforme e perpétuo sobre o próprio plano, se o plano se estender ao infinito. [...] Quatro textos de Galileu. Tradução de Carlos Arthur Ribeiro do Nascimento. Trans/form/ação, São Paulo, v. 3, 1980. Disponível em: Yüklə 304,33 Kb. Dostları ilə paylaş:
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