FÍSICA
TEMA 1 – INTRODUÇÃO À FÍSICA
ATIVIDADE 1
Este será o primeiro ano em que você estudará o componente curricular de Física, mas ela já está em sua vida desde que você nasceu, em atividades como segurar sua mamadeira, apren-der a andar, colocar o dedo na tomada… Sua vida é uma verdadeira física prática!
Você faz uso dos conhecimentos físicos ao praticar esportes e apertar parafusos. Ao ter a sensação de frio e calor. Ao ver os objetos de determinadas cores e ao usar seu aparelho celular.
Você já deve ter ouvido que essa disciplina é difícil ou que só os muitos inteligentes ou “malucos” vão conseguir entender, mas nem ouse pensar dessa maneira! Pense de maneira positiva e acredite que será muito mais legal se você entender os assuntos e fenômenos naturais que ocorrem ao nosso redor. A Física está dividida em Física Clássica (veja as subdivisões nos quadros abaixo) e Física Moderna.
MECÂNICA FÍSICA TÉRMICA ÓPTICA ELETROMAGNETISMO
Tudo o que envolve movi-mento, força e equilíbrio relaciona-se à Mecânica. Estão ligadas à ela, entre outras, as atividades de pedreiros, marceneiros e motoristas. Ela também está presente nas má-quinas e ferramentas, no treinamento esportivo, nas construções e em muitas outras coisas.
Coisas que estão liga-das
ao calor e à tem-peratura, como um fo-gão, uma geladeira ou um automóvel estão
relacionados à Física Térmica. Um cozinhei-ro, um padeiro, um téc-nico de
refrigeração e um mecânico têm mui-to contato com essa parte da física.
A Óptica estuda os
fenômenos luminosos. Faz parte dela o estudo de lentes e instrumen-tos ópticos,
das cores, da fotografia e muitas outras coisas. Vitrinis-tas, oculistas,
pintores são exemplos de pes-soas que lidam direta-mente com a Óptica.
De aparelhos
elétricos e eletrôni-cos até os raios que ocorrem em tempestades, é difícil
imaginar uma atividade hoje em dia que não envolva o Eletromagnestis-mo. Em
qualquer lugar as pes-soas convivem com aparelhos elétricos e precisam aprender
a usá-los. Eletricistas e técnicos de rádio e TV, estão entre os profis-sionais
que necessitam de um maior conhecimento dessa área.
Grupo de Reelaboração do Ensino de Física Instituto de Física da USP – GREF. Mecânica, http://www.if.usp.br/gref/mec/mec1.pdf – Acesso em 06 fev 2019
Além dos quatro temas acima, podemos adicionar a Física Moderna, onde são estudadas teorias desde o final do século XX, principalmente envolvendo matéria e energia.
Destaque uma situação em seu cotidiano relacionado a cada um dos temas de Física:
| Mecânica | Física Térmica | Óptica | Eletromagnetismo | Física Moderna |
22 CADERNO DO ALUNO
TEMA 2 – MOVIMENTO: IDENTIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO, ESTIMATIVA DE GRANDEZAS
ATIVIDADE 1 – MECÂNICA
Como visto na atividade anterior, a Mecânica é a parte da Física que estuda os movimentos, forças e equilíbrio dos corpos, assim como suas interações com o ambiente. Ela ainda é dividida entre Cinemática, Dinâmica e Estática. Procure em seu livro didático ou sites de internet, a dife-rença entre cada uma delas e anote na tabela:
| Conceito de Cinemática | Conceito de Dinâmica | Conceito de Estática |
ATIVIDADE 2 – OBSERVAÇÃO DOS MOVIMENTOS
- Durante uma viagem em família, as crianças reclamaram, no carro, que estavam com fome. A mãe, que estava dirigindo, viu a placa abaixo e avisou aos filhos que chegariam em 5 minutos.
| Física | Café |
| em | 5 min |
| Rodovia | Isaac | Newton | |
| 26,5 | |||
| Km | |||
| a) É possível que eles cheguem ao “Física Café” no tempo determinado | ®Juliana Thomazo |
| pela mãe? Justifique. |
- Um pouco mais a frente, houve um acidente e os policiais rodoviários fecharam uma das faixas da rodovia. A mãe avisou que demorariam mais que 5 minutos. Por que a mãe chegou à esta conclusão?
ATIVIDADE 3 – ANALISANDO CASOS DE VELOCIDADEugestão de atividade:
Vamos analisar alguns casos de velocidade no simulador “Cinemática”, disponível em:
http://curriculomais.educacao.sp.gov.br/cinematica-2/. Data de acesso em
Siga as orientações abaixo, bem como as orientações de seu professor.
- Escolha os valores do espaço inicial (0 m) e de velocidade (10 m/s) e deixe o carro se des-locar até o final (100 m). Qual foi o tempo em que o carro fez esse percurso?
- Mude a velocidade para 4 m/s. Qual foi o tempo em que o carro fez esse percurso?
- Use valores escolhidos por você ou pelo seu professor e preencha a tabela:
| Espaço inicial | Espaço final | Velocidade | Tempo |
a)
- Converse com seus colegas e escreva uma conclusão sobre os resultados encontrados quando mudam-se os valores escolhidos.
| FÍSICA | 23 |
ATIVIDADE 4 – DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE MÉDIA
Essa será uma atividade prática e em grupo. Para que ela seja realizada com sucesso, siga os passos abaixo e as orientações do seu professor.
A atividade consiste em determinar a velocidade média quando um estudante percorre determi-nado trecho correndo e andando, para analisar os resultados posteriormente.
Preencher a tabela para organizar melhor os dados coletados, sempre indicando a unidade de medida utilizada:
| Distância | Tempo | Velocidade média |
Andando
Correndo
Construir, para cada caso, gráficos relacionando espaço percorrido com o tempo decorrido e a velocidade média com o tempo decorrido.
Analise os gráficos considerando as inclinações das retas e as unidades de medida.
ATIVIDADE 5 – MOVIMENTO UNIFORME
Sugestão de atividade para ser desenvolvida na sala de informática:
Entre no simulador https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/moving-man.
acesso 10 out 2019.
Siga as orientações abaixo para conhecer um pouco mais sobre o movimento uniforme.
- Comece a simulação colocando o homem na posição S0 = 0 m da trajetória, velocidade
- = 2 m/s, aceleração 0 m/s2 e responda:
- O movimento é progressivo ou retrógrado? Justifique sua resposta.
- Classifique o movimento em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) ou em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
- Qual a posição do homem após 3s? Comprove utilizando a equação da função horária da posição S(t) = S0 + v . t
- Represente o gráfico s (y) x t (x).
- Represente o gráfico v (y) x t (x).
- Comece a simulação colocando o homem na posição S0= 0m da trajetória, velocidade v =
2 m/s, aceleração 1 m/s2 e responda:
- O movimento é progressivo ou retrógrado? Acelerado ou retardado? Justifique sua resposta.
- Classifique o movimento em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) ou em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
24 CADERNO DO ALUNO
- Qual a posição do homem após 3s? Comprove utilizando a equação da função horária
da posição S(t) = S0 + v . t + a . t2
2
- Represente o gráfico s (y) x t (x).
- Represente o gráfico v (y) x t (x).
- Após a realização dos exercícios 1 e 2, quais diferenças foram encontradas quanto ao: (Justifique todas as respostas)
- tipo de movimento.
- gráfico v x t.
TEMA 3 – LEIS DE NEWTON
ATIVIDADE 1 – INTRODUÇÃO ÀS CAUSAS DOS MOVIMENTOS
Até o momento, estudamos os movimentos, mas o que realmente nos aguça a curiosi-dade são as causas desses movimentos. Esta é a parte da Física Mecânica chamada de
_______________________________ (Não lembra? Verifique a atividade 1 do Tema 2).
Esses estudos vêm desde os
tempos de Aristóteles, que viveu por volta do século IV a.C., e ao estudar a
natureza do movimento dos corpos, concluiu que um corpo só se movimenta se uma
força estiver sendo aplicada sobre ele. Segundo ele, para empurrar um objeto,
por exemplo, uma caixa, de um lado para outro, ela só vai se mover se uma força
estiver atuando diretamente nela, ou seja, enquanto a estiver empurrando. Além
dele, Galileu Galilei e Isaac Newton, procu-raram estabelecer leis
físicas que descrevessem os movimentos dos corpos. Mas, então, por que o tema
destas atividades são “As Leis de Newton”?
ATIVIDADE 2 – QUEM FOI ISAAC NEWTON?
Muitos conhecem Isaac Newton apenas pela história da maçã caindo em sua cabeça. Mas quem foi Isaac Newton? Quais contribuições ele trouxe para a ciência?
Assista ao vídeo https://www.youtube.com/watch?v=twiQ3oEQnqg. Acesso 12. set.2019 ou procure em seu livro didático ou internet (em sites confiáveis indicados pelo seu professor) e anote as informações que você considerou mais importantes. Divida as suas informações com os demais colegas de sala..
ATIVIDADE 3 – INÉRCIA
Você já tropeçou em uma pedra? Já esteve num carro (ou ônibus, ou van) que deu uma freada brusca? O que ocorreu?
O que você vivenciou nada mais foi do que a inércia
agindo sobre você.
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Inércia é a propriedade da matéria que faz com que ela resista a qualquer mudança em seu movimento, é a tendência de um corpo em manter sua velocidade vetorial.
A Primeira Lei de Newton diz:
Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.
- Analise as seguintes situações:
- Um motorista de ônibus dirigindo a uma velocidade de 50km/h, vê um pedestre atra-vessando a rua e pisa no freio bruscamente, fazendo o veículo parar. Quando o ônibus freia, o que acontece com os passageiros? Justifique sua resposta com argumentos físi-cos.
- Você acha que o uso do cinto de segurança é necessário em todas as ocasiões, tanto nas cidades, quanto nas rodovias? O uso correto é uma forma de garantir a vida? Justi-fique sua resposta com argumentos físicos.
Debate. Siga as
orientações de seu professor, que irá dividir a sala em grupos. Um (ou alguns)
dos grupos será a favor do uso de cinto de segurança e de Airbags, enquanto
outro (ou outros) será contra. Pesquisem so-bre o tema e, após o debate, relate
no espaço abaixo as conclusões da sala.
VOCÊ SABIA?
Nos Estados Unidos,
em 1845, o primeiro cinto de
segurança foi patenteado.
Porém, apenas em 1958, a
Chebrolet fabricou o Corvette,
com cintos do tipo abdominal.
Foi só em 1959 que o
engenheiro sueco Nils Bohlin
desenvolveu cinto de
três pontos.
Fonte: Pixabay.com/Juliana Thomazo
Para saber mais
Assista ao vídeo do Canal Mecânica Online “Airbag – Entenda seu funcionamento”
<https://www.youtube.com/watch?v=dhEBkuUOUIM> Acesso 12.set.2019 para
aprender mais sobre o Airbag e auxiliá-lo no debate.
Faça você mesmo: Inércia em ação!
Material:
- 1 copo de vidro transparente;
- 1 moeda ou equivalente;
- 1 placa retangular bem lisa, de acrílico ou papelão.
© Antônio Luciano Caetano
26 CADERNO DO ALUNO
Procedimento:
Coloque a placa sobre o copo e, sobre ela, a moeda. Apoie o conjunto em cima de uma mesa.
Durante o procedimento, cuide para que o copo não se desloque.
Rápido e vigorosamente, puxe a placa na direção horizontal.
Responda, sempre justificando suas respostas com conhecimentos físicos:
- O que aconteceu com a moeda?
- Se o material da placa fosse áspero, a moeda cairia dentro do copo?
- A moeda cairia no copo se a placa fosse puxada lentamente?
- Em situações do seu dia a dia, você já vivenciou uma situação semelhante a essa?
- Vamos supor que um bloco de gelo estivesse apoiado sobre a carroceria de uma camione-te, incialmente parada em uma estrada plana e horizontal. Sem considerar o atrito entre o gelo e a superfície de apoio, e desprezando a resistência do ar, se a camionete sair brusca-mente e imprimir um movimento acelerado, o que vai acontecer com o bloco de gelo?
ATIVIDADE 4 – PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA
Imagine a seguinte situação: sua mãe pede para você trocar o guarda-roupa de lugar. Você prontamente vai ajudar, mas o guarda-roupa é bastante pesado.
Qual a primeira atitude que você tem?
Se não deu certo, o que você faz?
| Acreditando que sua primeira atitude foi esvaziar o guarda-roupa, ve- | |
| mos que você já sabe que quanto menor a massa, menos força você vai fazer. | Pixabay / ©Juliana Thomazo |
Se, ainda assim, estava difícil, você deve ter chamado um amigo para
auxiliar, certo? Isso porque, juntando a sua força e a dele, vocês teriam uma soma de forças (for-ça resultante) e, assim, maior possibilidade de mover o guarda roupa.
Pois bem, Newton estudou isso e transformou na Lei do Princípio Fundamental da Dinâmi-ca, ou na 2º Lei de Newton:
A intensidade da força resultante que age sobre um corpo é proporcional à intensidade da aceleração adquirida e à massa do corpo.
Sugestão de atividade para ser desenvolvida na sala de informática:
Observando o simulador Cabo de Guerra do site Phet Colorado no <https://phet.colo-rado.edu/pt_BR/simulation/forces-and-motion-basics>. Acesso 24 set.19, responda às questões:
Atividade sugerida pelo professor Wiverson Moura Silva – Mestrando Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física – MNPEF
- No simulador “Cabo de guerra” verificamos como funciona a força resultante Fr = m.a, em newtons, da disputa dos dummys (bonecos de teste). Cada um deles é capaz de aplicar
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uma força de acordo com o seu tamanho. Qual a relação que se pode fazer entre o tama-nho do dummy e a força que ele é capaz de aplicar no cabo de guerra?
- Podemos perceber que, quando alteramos a força de forma proporcional, para ambos os lados, a soma das forças permanece 0. Por que isso acontece? Como podemos representar isso matematicamente utilizando uma situação do simulador?
- Sabendo-se que para calcular a resultante das forças atuantes no Cabo de Guerra pode-mos utilizar a equação Fr = Fvermelho + Fazul , qual seria a Força resultante se:
- dois dummys azuis pequenos disputassem contra um dummy vermelho grande?
- um dummy grande vermelho disputasse contra dois dummys azuis pequenos e um dummy azul médio?
- um dummy vermelho grande e um dummy vermelho pequeno disputassem contra dois dummys azuis pequenos e um dummy azul médio?
- Como podemos demonstrar a variação da velocidade em uma disputa no simulador Cabo de Guerra? Que tipo de combinações de disputa seria necessária para conseguirmos amaior variação da velocidade?
ATIVIDADE 5 – AÇÃO E REAÇÃO
Final de
campeonato paulista. O time da casa, que está perdendo, cava um pênalti e o VAR
(Video Assistant Referee) confirma. Bola parada (em repouso), o artilheiro
aproxima-se para fazer a cobrança e, quando ele chuta a bola, surge um par de
forças. Uma delas vem do pé do jogador e atua sobre a bola, esta é a força de
ação. Ao mesmo tempo, a bola exerce outra força de igual intensidade sobre o pé
do jogador, esta é a força de reação.
| O pé do | |
| jogador | |
| exerce uma | |
| força que atua | F |
| sobre a bola | |
| E a bola exerce | |
| sobre o pé do | |
| jogador outra | |
| – F | força de |
| mesma | |
| intensidade |
Fonte: Pixabay.com /
©Juliana Thomazo
- claro que o jogador não está pensando nisso durante o jogo, mas o futebol tem muita física. Veja:
Essa ideia de ação e reação é a Terceira Lei de Newton, que diz:
Toda ação (força) exercida sobre um corpo, como resultado da interação com outro corpo, provoca neste uma força, chamada reação, de mesma intensidade e mesma direção, mas de sentido oposto.
Faça você mesmo: Corrida de carrinhos movidos a ar
Material:
- 1 bexiga;
- 2 canudos divididos na metade;
- 1 pedaço de papel cartão;
- 1 palito de madeira (do tipo de churrasco) dividido pela metade;
- 4 tampinhas de garrafas PET furadas no centro;
28 CADERNO DO ALUNO
- estilete ou tesoura;
- fita adesiva.
Procedimentos:
- insira os palitos no interior dos canudos de forma que as pontas dos palitos permane-çam à mostra;
- encaixe as tampinhas de garrafas nos palitos, formando os eixos;
- prenda os eixos e rodas no pedaço de papel cartão. Tome o cuidado de deixar o con-junto rodar livremente, colocando-o dentro dos canudos plásticos;
- com a fita adesiva, prenda a bexiga na ponta de um canudo dobrável;
- fixe o conjunto bexiga + canudo na parte de cima do carro. Não se esqueça de deixar uma ponta do canudo para fora do papelão para poder encher a bexiga;
- por fim, dobre a ponta do canudo para cima, de maneira que a bexiga não toque o chão enquanto o carro se movimenta.
Analise:
- ao encher a bexiga e soltar o carrinho no chão, o que ocorre?
- como o carrinho produz seu movimento? Como se relaciona o ar interno da bexiga com o movimento do carrinho?
- qual (is) lei (s) da mecânica podemos identificar no experimento? Explique.
- calcule a velocidade média do carrinho.
e) faça uma competição entre os grupos da sala para verificar qual o melhor projeto.
ATIVIDADE 6 – FORÇAS
Sugestão de atividade:
Vamos analisar alguns tipos de forças no texto “Onde estão as forças”, disponível em:
http://www.if.usp.br/gref/mec/mec2.pdf, capítulo 12, página 45.
Siga as orientações abaixo, bem como as orientações de seu professor.
Adaptado de: GREF (Grupo de Reelaboração do Ensino de Física). Leituras de Física:
Mecânica 2. Onde estão as forças? São Paulo: GREF-USP/MEC-FNDE, 1998. Capítulo 12.
p. 45. Acesso em: 24.set.2019.
- Existe algum objeto no planeta Terra que não tenha interação com o campo gravitacional e não tenha peso? Justifique.
- Explique como é possível existir balões que flutuam no ar em vez de caírem como uma pedra.
- Um barco navegando no mar está sujeito a quais forças?
- Indique outras formas de interação que representem outras forças que você conhece.
