Ciências Físico-Químicas 9º ano | Forças e movimentos
CIÊNCIAS FÍSICO-QUÍMICAS | 9º ANO
FORÇAS E MOVIMENTOS
FORÇAS
O que é uma força?
- Força:
- interação entre corpos, por contacto ou à distância, que lhes pode causar deformação, bem como alterar o estado de repouso ou de movimento
A força é representada por \(F\) e tem como unidade S.I. o newton (N). Mede-se com o dinamómetro.
Como a força é uma grandeza vetorial, é caracterizada por um valor (ou intensidade), direção, sentido e ponto de aplicação.
Lei da ação-reação (3ª Lei de Newton)
A 3ª Lei de Newton demonstra-nos que as forças atuam sempre aos pares, em corpos diferentes: A toda a ação (força exercida) corresponde uma reação (outra força) com a mesma intensidade, a mesma direção, mas sentido oposto.
- Exemplo: Um taco exerce uma força numa bola e essa bola exerce uma força no taco com a mesma intensidade, a mesma direção, mas sentido oposto.
Estas duas forças formam um par ação-reação.
Reação normal
Um corpo em repouso sobre uma superfície plana e horizontal atua sobre essa superfície uma força de valor igual ao seu peso. Por sua vez, a superfície onde se encontra esse corpo exerce uma força com a mesma intensidade, a mesma direção, mas sentido oposto.
- Exemplo: Um livro sobre uma mesa exerce sobre esta uma força vertical, descendente, de valor igual à do seu peso. Por sua vez, a mesa exerce uma força vertical, ascendente e com a mesma intensidade sobre o livro.
A força de reação da superfície sobre o corpo designa-se reação normal.
Resultante das forças aplicadas
- Força resultante (ou resultante de forças):
- força que produz os mesmos efeitos que todas as forças aplicadas num corpo
Calcula-se das seguintes formas:
- Duas forças com a mesma direção e sentido
\(Fr=F_1+F_2\)
- Duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos
\(Fr=F_1-F_2\) ; se F1 > F2
\(Fr=F_2-F_1\) ; se F2 > F1
- Duas forças com direções perpendiculares
\(Fr=\sqrt{(F_1)^2+(F_2)^2}\)
1ª E 2ª LEIS DE NEWTON
Lei da Inércia (1ª Lei de Newton)
- Quando a força resultante é nula:
- se o corpo estiver em repouso, continua em repouso
- se o corpo estiver em movimento, continua em movimento retilíneo uniforme
Tal facto justifica-se pela inércia dos corpos.
- Inércia:
- propriedade dos corpos que nos indica a maior ou menor dificuldade em alterar o seu estado de repouso ou de movimento
- é tanto maior quanto maior for a sua massa
Lei fundamental da dinâmica (2ª Lei de Newton)
- Quando a força resultante não é nula:
- o corpo adquire aceleração
- Se a aceleração tiver sentido do movimento, o corpo adquire movimento retilíneo uniformemente acelerado
- Se a aceleração tiver sentido oposto do movimento, o corpo adquire movimento retilíneo uniformemente retardado
Para uma determinada força resultante, o corpo adquire maior aceleração quanto menor for a sua massa. Ou seja, a aceleração e massa são grandezas inversamente proporcionais:
\(Fr=m×\vec{a}\)
Se a força resultante for o peso:
\(P=m×\vec{g}\)
Sendo:
- \(\vec{g}\) – aceleração gravítica
FORÇAS NA SEGURANÇA RODOVIÁRIA
Força de colisão
- A força de colisão é tanto maior:
- quanto maior a massa
- quanto maior a velocidade
- quanto menor o tempo de colisão
\(F_{colisão}=-m×\frac{v_{colisão}}{Δt}\)
Pressão
A pressão traduz-se na força exercida por unidade de área. É tanto maior quanto menor a área:
\(P=\frac{F}{A}\)
A unidade S.I. da pressão é o pascal (Pa).
Elementos de segurança rodoviária
Os elementos de segurança visam aumentar o tempo de colisão e distribuir as forças por áreas maiores de forma a diminuir a sua pressão e assim reduzir os efeitos de uma colisão.
- Elementos de segurança:
- cinto de segurança
- encosto de cabeça
- airbag
- capacete
- estrutura com zonas deformáveis
FORÇAS RESISTENTES AO MOVIMENTO
Força de atrito
- Força de atrito:
- força que se opõe ao deslizamento ou à tendência para esse movimento e que resulta da interação do corpo com a superfície em contacto
A força de atrito é tanto maior quanto maior for a rugosidade da superfície.
As forças de atrito podem ser:
- úteis:
- exemplo: a força que resulta do contacto entre os dedos da nossa mão e a superfície de uma caneta para a conseguirmos segurar
- prejudiciais;
- exemplo: a força que resulta do contacto ente as peças de um mecanismo de um relógio e que se opõe ao movimento entre estas
O atrito pode ser reduzido:
- através de lubrificantes
- polindo as peças em contacto
Força de resistência do ar
- Força de resistência do ar:
- força que se opõe ao movimento de corpos no ar
A força de resistência do ar depende da forma do corpo e da sua velocidade. Quanto maior a velocidade maior a resistência do ar.
Revê aqui a matéria/resumo/síntese de CFQ:
VÍDEOS
EXERCÍCIOS
Ficha 1 | Forças | enunciado » resolução
Ficha 2 | Lei fundamental da dinâmica | enunciado » resolução
Ficha 3 | Forças que se opõem ao movimento | enunciado » resolução
Ficha 4 | Segurança rodoviária | enunciado » resolução
Ficha 5 | Leis de Newton | enunciado » resolução
O que tens de saber neste capítulo, segundo o programa e metas curriculares de Ciências Físico-Químicas – 9º ano:
DOMÍNIO: MOVIMENTOS E FORÇAS
SUBDOMÍNIO: FORÇAS E MOVIMENTOS
- Compreender a ação das forças, prever os seus efeitos usando as leis da dinâmica de Newton e aplicar essas leis na interpretação de movimentos e na segurança rodoviária.
- Representar uma força por um vetor, caracterizá-la pela direção, sentido e intensidade, indicar a unidade SI e medi-la com um dinamómetro.
- Identificar as forças como o resultado da interação entre corpos, concluindo que atuam sempre aos pares, em corpos diferentes, enunciar a lei da ação-reação (3.ª lei de Newton) e identificar pares ação-reação.
- Definir resultante das forças e determinar a sua intensidade em sistemas de forças com a mesma direção (sentidos iguais ou opostos) ou com direções perpendiculares.
- Interpretar a lei fundamental da dinâmica (2.ª lei de Newton), relacionando a direção e o sentido da resultante das forças e da aceleração e identificando a proporcionalidade direta entre os valores destas grandezas.
- Associar a inércia de um corpo à sua massa e concluir que corpos com diferentes massas têm diferentes acelerações sob a ação de forças de igual intensidade.
- Concluir, com base na lei fundamental da dinâmica, que a constante de proporcionalidade entre peso e massa é a aceleração gravítica e utilizar essa relação no cálculo do peso a partir da massa.
- Aplicar a lei fundamental da dinâmica em movimentos retilíneos (uniformes, uniformemente acelerados ou uniformemente retardados).
- Interpretar a lei da inércia (1.ª lei de Newton).
- Identificar as forças sobre um veículo que colide e usar a lei fundamental da dinâmica no cálculo da força média que o obstáculo exerce sobre ele.
- Justificar a utilização de apoios de cabeça, cintos de segurança, airbags, capacetes e materiais deformáveis nos veículos com base nas leis da dinâmica.
- Definir pressão, indicar a sua unidade SI, determinar valores de pressões e interpretar situações do dia a dia com base na sua definição, designadamente nos cintos de segurança.
- Definir a força de atrito como a força que se opõe ao deslizamento ou à tendência para esse movimento, que resulta da interação do corpo com a superfície em contacto, e representá-la por um vetor num deslizamento.
- Dar exemplos de situações do dia a dia em que se manifestam forças de atrito, avaliar se são úteis ou prejudiciais, assim como o uso de superfícies rugosas ou superfícies polidas e lubrificadas, justificando a obrigatoriedade da utilização de pneus em bom estado.
- Concluir que um corpo em movimento no ar está sujeito a uma força de resistência que se opõe ao movimento.
Todos os capítulos do programa de Ciências Físico-Químicas – 9º ano:
DOMÍNIO: MOVIMENTOS E FORÇAS
- Movimentos na Terra
- Forças e movimentos
- Forças, movimentos e energia
- Forças e fluidos
DOMÍNIO: ELETRICIDADE
DOMÍNIO: CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
