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Caderno do Aluno Física 1ª Série 1° Bimestre

por bbraga | março 7, 2020 - 11:24 am |março 26, 2020 Uncategorized

DUVIDA PODE COMENTAR E PERGUNTAR QUE AJUDAMOS A RESOLVER SEU PROBLEMA NESSES ASSUNTOS. DEIXE UMA RESPOSTA NO COMENTÁRIO NO FINAL DA ATIVIDADE.

TEMA 2 – MOVIMENTO: IDENTIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO, ESTIMATIVA DE GRANDEZAS

TEMA 1 – INTRODUÇÃO À FÍSICA

Atividade 1

Habilidades: Exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências,incluindo a investigação, a reflexão e a análise crítica.

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto / D5 – Interpretar texto com auxílio de material gráfico diverso (propagandas, quadrinhos, foto etc.)

Este será o primeiro ano em que você estudará a disciplina de Física, mas ela já está em sua vida desde que você nasceu. Desde segurar sua mamadeira, aprender 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 ou de calor. Ao ver os objetos de determinadas cores e ao usar seu aparelho celular.

Você já deve ter ouvido que esse componente 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 ocorre ao nosso redor. A Física está dividida em Física Clássica (veja as subdivisões nos quadros abaixo) e Física Moderna.

A mecânica diz respeito aos movimentos de partículas e dos corpos rígidos. Descreve a cinemática, a dinâmica, leis de newton e gravitação. Quaisquer exemplos de corpos caindo ou em movimento podem ser resolvidos com a mecânica.

Térmica diz respeito à variação de temperaturas e variação de estado, estudo de gases e a conversão para trabalho mecânico.

Eletricidade diz respeito ao estudo das cargas elétricas. Quase tudo na nossa vida ocorre por motivos de interações elétricas. Desde raios, fogo (gás com cargas ionizadas), até não podermos “atravessar” as paredes. O motivo de conseguir empurrar um bloco é porque a nossa mão não atravessa pra dentro dele. E isto acontece porque sempre existe uma pequena distancia entre nossas mão e este bloco por causa do campo elétrico (mesmo sendo neutro, temos protons e eletrons se cancelando em quantidades iguais)

Física moderna. explica os fenômenos relacionados à quântica, onde são estudadas teorias desde o final do século XX, principalmente envolvendo matéria e energia.

Um quantum de Energia é um “pacote”. não existe meio quantum de energia.Um controle remoto funciona porque as ondas do controle viram partículas quando acertam a tv.

GREF (Grupo de Reelaboração do Ensino de Física Instituto de Física da USP). Mecânica, http://www.if.usp.br/gref/mec/mec1.pdf – Acesso em 06 fev 2019.

Destaque uma situação em seu cotidiano relacionado a cada um dos temas de Física

Mecânica	Física Térmica	Óptica	Eletromagnetismo	Física Moderna
A força centrípeta quando um carro faz uma curva	aquecer água na panela	óculos	eletricidade da casa	controle remoto ligando a tv.

A todo momento você está imerso no mundo da Física. Confira algumas situações:

1 – Carro

Ao dirigir um carro, por exemplo, você percebe o movimento, velocidade e aceleração do veículo e como essas grandezas refletem no seu corpo.

2 – Ar-Condicionado

No ar-condicionado, a Termodinâmica é utilizada para retirar calor do habitáculo e transportá-lo através de um fluído refrigerante.

3 – Garrafa Térmica

Internamente, as garrafas térmicas são compostas por uma ampola de vidro com dupla parede espelhada, entre as quais existe vácuo. Essa estrutura reduz a troca de calor entre o líquido e o meio externo, uma vez que, impede que a troca seja feita por irradiação (devido ao espelhamento), por convecção (devido ao vácuo) e por condução (vidro é um mal condutor térmico).

4 – Roupas no varal

Você já parou para pensar que as roupas no varal secam mais rápido com a presença de vento? As roupas no varal secam porque a água presa entre as fibras dos tecidos passam do estado líquido para o gasoso. A velocidade do ar sobre a superfície – ou o vento – produz uma menor pressão hidrodinâmica. E, quanto menor a pressão, mais rápida é a mudança de um estado para o outro.

5 – Pão duro

Você já reparou que o pão fica duro de um dia para o outro, caso não esteja guardado em um saco plástico? Isso acontece, porque a maciez do alimento está diretamente relacionada à quantidade de água presente em seu interior. O plástico é impermeável. Portanto, ele impede a saída de água do pão por evaporação. Sem o plástico, a água evapora e, consequentemente, o pão fica duro.

6 – Chama da Vela

Os gases expelidos pelo pavio da vela ficam muito quentes e, por isso, acabam subindo. Isso faz parte de um fenômeno físico chamado convecção, que ocorre em líquidos e gases. Se a vela for colocada de cabeça para baixo, a convecção continua acontecendo fazendo com que os gases quentes subam e a chama fique para cima.

7 – Celular

Os celulares utilizam o princípio da propagação de ondas, especificamente as microondas.

8 – Lua e Marés

A posição da Lua interfere nas marés devido à lei da gravitação universal. A Terra atrai a Lua e a Lua atrai a Terra. Quando a Lua atrai a Terra, acontece a deformação das partes sólidas e líquidas do planeta. Portanto, essa atração acaba interferindo nas marés.

9 – Controle Remoto

A radiação eletromagnética é o princípio utilizado nos controles remotos para controlar à distância equipamentos eletrônicos. Os controles emitem radiação na faixa do infravermelho com comprimento de onda entre 1 milímetro e 1 micrômetro. Ao acionar um dos botões, o controle remoto emite pulsos longos e curtos que representam um código binário convertido pelo aparelho receptor.

Ao receber os sinais, o aparelho os decodifica e realiza a operação que foi solicitada.

Os fenômenos ao seu redor podem ser interpretados sob a luz das Ciências. Quando você olha para o céu e vê milhares e milhares de estrelas e planetas percebe que somos apenas um grão de areia de uma imensa praia do universo e como os astros se organizam e regem a nossa existência com seus imensos campos gravitacionais. Tudo isso ainda se mostra um grande mistério e uma grande curiosidade do homem de entender e aprender de onde viemos e para onde vamos!

TEMA 2 – MOVIMENTO: IDENTIFICAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO, ESTIMATIVA DE GRANDEZAS

Atividade 1 – Mecânica

Habilidades: Planejar o estudo dos movimentos contemplando as classificações efetuadas

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

Pesquisem os termos da atividade a seguir em seus livros didáticos e, depois, socializem as respostas na sala, para esclarecer eventuais dúvidas. Os conceitos aqui definidos serão solicitados em outras atividades também.

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, qual a diferença entre cada uma delas e anote na tabela

Conceito de Cinemática	Conceito de Dinâmica	Conceito de Estática
É a área da mecânica que estuda o movimento dos corpos sem levar em consideração as causas do movimento.	É a área da mecânica que estuda os movimentos e as causas	É a área da mecânica que estuda os corpos que não se movem, que estão em equilíbrio

Atividade 2 – Observação dos movimentos

Habilidades: Identificar movimentos que se realizam no dia a dia e as grandezas relevantes queos caracterizam / Fazer estimativas, realizar ou interpretar medidas e escolher procedimentos para caracterizar deslocamentos, tempos de percurso e variações de velocidade em situações reais.

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto / D5 – Interpretar texto com auxílio de material gráfico diverso (propagandas, quadrinhos, foto etc.) / D15 – Reconhecer diferentes formas de tratar uma informação na comparação de textos que tratam do mesmo tema, em função das condições em que ele foi produzido e daquelas em que será recebido.

SAEB Matemática: D35 – Associar informações apresentadas em listas e/ou tabelas simples aos gráficos que as representam e vice-versa.

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.

É possível que eles cheguem ao “Física Café” no tempo determinado 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 velocidade

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

SAEB Matemática: D6 – Identificar a localização de pontos no plano cartesiano. / D14 – Identificar a localização de números reais na reta numérica / D20 – Analisar crescimento/decrescimento, zeros de funções reais apresentadas em gráficos

Sugestão de atividade:

Vamos analisar alguns casos de velocidade no simulador “Cinemática”, disponível em: http://curriculomais.educacao.sp.gov.br/cinematica-2/ Acesso 08 nov 2019 Siga as orientações abaixo, bem como as orientações de seu professor.

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.

Espera-se que os alunos façam a relação quanto ao espaço e tempo, bem como velocidade e tempo. Instigue que as respostas tenham vocabulário científico. É possível analisar as relações entre as grandezas utilizadas e como podem ser utilizadas no cotidiano.

Atividade 4 – Determinação da velocidade média

Habilidades: Identificar movimentos que se realizam no dia a dia e as grandezas relevantes que oscaracterizam / Fazer estimativas, realizar ou interpretar medidas e escolher procedimentos para caracterizar deslocamentos, tempos de percurso e variações de velocidade em situações reais / Identificar diferentes formas de representar movimentos, como trajetórias, gráficos, funções etc.

velocidade média

A velocidade escalar média é o fruto da razão entre o espaço percorrido por um móvel e o tempo gasto para completar o percurso.

A velocidade escalar média é definida como a razão entre o espaço percorrido por um móvel e o tempo total gasto para percorrer tal espaço. A equação a seguir define essa grandeza:

Vm = Δs
Δt

Nessa equação, Δs é o espaço total percorrido pelo móvel e Δt é o tempo total gasto no percurso.

Para a determinação da velocidade média, até o tempo em que o móvel permanece parado deve ser contabilizado. Imagine uma viagem feita entre duas cidades, distantes 300 km uma da outra, e que o motorista tenha gasto 2 h até um posto de combustível, no qual permaneceu parado por 30 min (0,5 h), e mais 1,5 h até o destino final. Na determinação da velocidade média, é preciso contabilizar o tempo parado, de modo que:

Δs = 300 Km

Δt = 2h + 0,5h + 1,5h = 4h

Logo, V_M = 300 Km ÷ 4 h = 75 km/h

Unidade de velocidade

Velocidade instantânea

A velocidade instantânea é a velocidade do instante observado e pode ser entendida como a velocidade calculada no menor intervalo de tempo possível. Ao olharmos para o velocímetro de um carro em movimento, a informação disponível para nós no exato momento da observação é a velocidade instantânea.

A velocidade média não é a média das velocidades

Imagine um veículo que andou metade de seu percurso com velocidade igual a 20 m/s e a outra metade com velocidade igual a 30 m/s. Nesse caso, não podemos dizer que a sua velocidade média é a média aritmética dos dois valores citados. Para determinar a velocidade média nesse caso, faz-se necessário conhecer a razão entre o espaço total percorrido (Δs) e o tempo total gasto (Δt).

*Crédito da Imagem: Pete Niesen / Shutterstock

Aproveite para conferir nossa videoaula relacionada ao assunto:10:25Velocidade Média – Brasil Escola

Na prova dos 100 metros rasos, a velocidade média dos atletas é definida pela razão entre os 100 m e o tempo gasto pelo atleta para completar a prova*Por: Joab Silas da Silva Júnior

Determinação da velocidade média pelos alunos

Essa será uma atividade prática e em grupo. Para que ela seja realizada com sucesso, siga os passos abaixo de acordo com as orientações do seu professor.

A atividade consiste em determinar a velocidade média de um estudante ao percorrer determinado trecho correndo e andando, para analisar os resultados posteriormente.

Passo a passo:

Organizar os grupos e verificar os responsáveis pela medição do tempo e por percorrer a distância demarcada;

Demarcar o espaço a ser percorrido e anotar a distância (pode ser com régua, fita métrica ou trena);

Preparar os instrumentos de medida (cronômetro, relógio, etc.);

Realizar a corrida no espaço demarcado, pelo menos, duas vezes: andando e correndo;

Com a distância percorrida e o tempo decorrido, determinar a velocidade média do aluno que correu, analisando as unidades de medida utilizadas para a medição;

Preencher a tabela para organizar melhor os dados coletados, sempre indicando a unidade de medida utilizada:

Distância (m)	Tempo (s)	Velocidade média
		(m/s)

Andando

Correndo

Construir, para cada caso, gráficos relacionando o 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 medidas.

Corrija alguns gráficos na sala e instigue que os alunos apresentem suas colocações, sempre estimulando o uso do vocabulário científico. Professor, mais do fazer o gráfico corretamente, é necessário que os alunos entendam a relação entre espaço e tempo, bem como velocidade e tempo. Caso seja necessário, trabalhe em parceria com o professor de Matemática para retomar conceitos sobre gráficos. É importante que os estudantes verifiquem as grandezas físicas trabalhadas, suas unidades de medidas e qual o tipo de relação uma grandeza física possui com as demais.

Atividade 5 – Movimento uniforme

Habilidades: Identificar movimentos que se realizam no dia a dia e as grandezas relevantes que oscaracterizam / Fazer estimativas, realizar ou interpretar medidas e escolher procedimentos para caracterizar deslocamentos, tempos de percurso e variações de velocidade em situações reais / Identificar diferentes formas de representar movimentos, como trajetórias, gráficos, funções etc.

SAEB Matemática: D6 – Identificar a localização de pontos no plano cartesiano. / D14 – Identificar a

localização de números reais na reta numérica / D20 – Analisar crescimento/decrescimento, zeros 40 de funções reais apresentadas em gráficos

Movimento uniforme

O movimento uniforme ocorre quando um móvel desloca-se em linha reta e com velocidade constante. No movimento uniforme, o móvel percorre espaços iguais em intervalos de tempo iguais.

Imagine a seguinte situação: um veículo que se move em movimento uniforme, com velocidade de 20 km/h, terá se deslocado de sua posição inicial em 10 km, em um intervalo de tempo de 0,5 h (30 minutos). Em 1h, esse mesmo veículo terá se distanciado de sua posição inicial em 20 km.

Todos os movimentos uniformes devem ocorrer em linha reta, já que nesse tipo de movimento não há aceleração. Entenda: para que um móvel sofra uma alteração em sua direção de deslocamento, é necessário que uma força atue sobre ele, imprimindo-lhe uma aceleração efazendo com que o móvel ganhe uma nova componente de velocidade.Não pare agora… Tem mais depois da publicidade 😉

Cinemática escalar

Cinemática Escalar é o ramo da Mecânica que estuda o movimento realizado pelos corpos sem se preocupar com suas causas.

Cinemática Escalar é o ramo da Física, especificamente da Mecânica, que estuda o movimento realizado pelos corpos sem se preocupar com suas causas.

Conceitos de Cinemática

Ponto material

É todo corpo cujas dimensões são desprezíveis em relação a um dado referencial.

Exemplo: um transatlântico atravessando o Oceano Pacífico torna-se uma partícula quando comparado à dimensão do oceano. Essa partícula não impede que algum tipo de estudo seja feito nesse oceano.

Corpo Extenso

É a interferência de um corpo cujas dimensões atrapalham o estudo de determinado fenômeno.

Exemplo: o mesmo transatlântico do exemplo anterior, agora ancorado em um porto. Para esse caso, as dimensões do transatlântico não podem ser desprezadas, porque agora estão sendo comparadas às dimensões do porto.

Referencial

Também conhecido como sistema de referência, é um corpo ou um ponto que adotamos como referência para analisar determinado fenômeno. O referencial que adotamos com maior frequência é a Terra.

Repouso

O repouso acontece sempre que um corpo não muda a sua posição em relação a um dado referencial.

Exemplo: uma pessoa sentada dentro de um ônibus encontra-se em repouso em relação à outra pessoa dentro do mesmo ônibus.

Movimento

Movimento existe quando o corpo analisado muda de posição no decorrer do tempo em relação a um dado referencial.

OBS.: Não existem repouso e movimento absolutos, pois tudo depende do referencial adotado.

Trajetória

É uma linha formada pela união de todas as posições que podem ser ocupadas por um móvel durante o seu movimento. Essa trajetória também depende do referencial adotado. Em resumo, trajetória é o caminho descrito pelo móvel.

Para um observador dentro do avião, a carga abandonada terá uma trajetória retilínea, ou seja, uma trajetória em linha reta. Já para um observador na Terra, a trajetória do objeto será curvilínea, ou seja, a trajetória será uma curva.

Espaço de um móvel

É um número real que permite a localização do móvel em sua trajetória, ou seja, é o valor algébrico da distância entre o móvel e a origem dos espaços.

Deslocamento vetorial

É a medida que representa a distância entre a posição inicial e final, ou seja, é a mudança de posição de um móvel sobre uma trajetória.

Distância percorrida

É a soma dos valores absolutos dos deslocamentos parciais.

Velocidade escalar média

É a rapidez em que o móvel realiza um percurso. Matematicamente, é representada pela equação:

Vm = velocidade média;

ΔS = variação do espaço;

Δt = variação do tempo.

Velocidade escalar instantânea

É a rapidez em que o móvel realiza um percurso em determinado instante, ou seja, em um tempo específico, não havendo variações para esse tempo.

Movimento uniforme

O movimento uniforme ocorre quando o móvel percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais, obedecendo à regra de que a velocidade instantânea é igual à velocidade média em qualquer intervalo de tempo.

Função horária das posições

É uma equação matemática do 1º grau que calcula a posição do corpo no decorrer do tempo sobre uma determinada trajetória.

S = espaço final

S_o= espaço inicial

v = velocidade

t = tempo

Sentido Progressivo

Quando o móvel se desloca no mesmo sentido crescente da trajetória indicada.

Sentido Retrógrado

Quando o móvel se desloca no sentido contrário ao indicado pela trajetória.

Por Talita A. Anjos
Graduada em Física

A Cinemática analisa o movimento dos corpos sem se preocupar com as suas causas

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

ANJOS, Talita Alves dos. “Cinemática escalar”; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/cinematica-escalar.htm. Acesso em 07 de março de 2020.Lista de ExercíciosQuestão 1

(UNIFICADO-RJ) A nave espacial New Horizons foi lançada pela agência espacial NASA para estudar o planeta anão Plutão em janeiro de 2006. Em julho de 2015, a nave chegou muito próximo a Plutão e conseguiu enviar imagens de sua superfície. A distância estimada entre a Terra e a nave, quando ela estava bem próxima a Plutão, era de 32 unidades astronômicas (1 unidade astronômica = 150 milhões de quilômetros). Se a velocidade da luz é de 300 mil quilômetros por segundo, a imagem recebida pelos observatórios terrestres levou, da New Horizons até a Terra, aproximadamente

a) 0,1 microssegundo

b) 1 hora

c) 4 horas e meia

d) 2 dias

e) zero segundos

Questão 2

(UEFS) Pela experiência cotidiana, sabe-se que o movimento representa uma mudança contínua na posição de um corpo em relação a um dado referencial. A posição de uma partícula movendo-se ao longo do eixo z varia no tempo, de acordo com a expressão z(t) = 5t³ – 3t, em que z está em metros e t, em segundos. Com base nessas informações, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F as falsas.

( ) O movimento da partícula é retilíneo e uniformemente acelerado.

( ) A partícula apresenta um movimento progressivo em toda sua trajetória.

( ) A velocidade média da partícula entre os instantes t = 1,0 s e t = 2,0 s é igual a 32,0m/s.

( ) Em t = 0s e em, aproximadamente, t = 0,77s, a partícula passa pela origem da sua trajetória.

A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a

a) F V V F

b) F V F V

c) F F V V

d) V V F F

e) V F F V

QUESTÃO 3

Analise as afirmações a respeito das características do movimento uniforme.

I) O movimento dito progressivo é aquele que ocorre a favor do sentido positivo da trajetória.

II) O gráfico da função horária da posição para o movimento retilíneo uniforme sempre é uma reta crescente.

III) Se o movimento for retrógrado, o gráfico da posição em função do tempo será uma reta crescente.

IV) O coeficiente angular da reta do gráfico da posição versus o tempo é igual à velocidade do móvel.

É verdadeiro o que se diz em:

a) I e II

b) I, III e IV

c) I, II e IV

d) I e IV

e) II e III

QUESTÃO 4

Um móvel em uma rodovia sai da posição 18 km e anda de acordo com o sentido positivo da trajetória com velocidade constante de 30 km/h. Outro móvel sai da posição 2 km e anda no sentido positivo da trajetória com velocidade constante de 50 km/h. Determine o ponto onde os dois móveis se encontrarão.

a) 30 km

b) 38 km

c) 40 km

d) 42 km

e) 50 km

RESPOSTAS

Questão 1

Letra C

Determinando a distância em quilômetros entre a Terra e Plutão, teremos:

32 UA x 150 .10⁶ km = 4,8.10⁹ km

Sabendo que a velocidade da luz é de 3.10⁵ km/s, podemos utilizar a equação da velocidade média e determinar o tempo gasto pela luz.

V = Δs ÷ Δt

3.10⁵ = 4,8.10⁹ ÷ Δt

Δt = 4,8.10⁹ ÷ 3.10⁵

Δt = 1,6 . 10⁴ s = 16000 s

Uma hora possui 3600 s, logo, 16000 s divididos por 3600 s resultam em 4,4 h, aproximadamente 4,5 h.

Questão 2

Letra C

Antes de analisar as afirmações, devemos notar que:

Ao dividir todos os termos da equação pelo tempo, temos:

v = 5t² – 3

Isso revela que a velocidade pode ter valores positivos ou negativos para diferentes instantes de tempo, o que indica a possibilidade de inversão de sentido da velocidade.

Ao dividirmos os termos da equação da velocidade pelo tempo, temos:

a = 5.t – (3/t)

Isso mostra que a aceleração está em função do tempo.

Portanto, as afirmações são:

Falsa. O movimento possui aceleração variável;
Falsa. A velocidade muda de sentindo, sendo assim, o movimento não será progressivo em toda a sua trajetória;
Verdadeira. Aplicando-se os valores 1 s e 2 s na função da posição em função do tempo, os resultados serão, respectivamente, 2 m e 34 m. Assim, a velocidade média será:

V = Δs ÷ Δt

V = (34 – 2) ÷ (2 – 1)

V = 32 m/s

Verdadeira. Aplicando-se t = 0 s, o resultado final será nulo. Já para t = 0,77 s, a posição indicada será de, aproximadamente, 0,03 m.

Questão 3

Letra C

I) Verdadeira: O movimento dito progressivo realmente é aquele que ocorre a favor do sentido positivo da trajetória.

II) Falsa: Se o movimento for retrógrado, a velocidade será negativa e, assim, a reta do gráfico da função horária da posição para o movimento uniforme será decrescente.

III) Falsa. O movimento retrógrado apresenta velocidade negativa, logo, o gráfico é decrescente.

IV) Verdadeira. Em um gráfico de espaço versus tempo, a tangente do ângulo formado pela reta é dada pela razão Δs ÷ Δt, razão essa que determina a velocidade do móvel.

Questão 4

Letra D

Escrevendo a função horária da posição para cada um dos móveis, temos:

S₁ = 18 + 30.t

S₂ = 2 + 50.t

No momento do encontro, as posições dos móveis serão as mesmas, sendo assim, igualando as funções acima, teremos:

S₁ = S₂

18 + 30.t = 2 + 50.t

20.t = 16

t = 0,8 h

O tempo para o encontro é de 0,8 h. Assim, a posição de encontro para os móveis é:

S₁ = 18 + 30.t = 18 + 30.0,8 = 18 + 24 = 42 km

S₂ = 2 + 50.t = 2 + 50.0,8 = 2+ 40 = 42 km

Fórmulas do movimento uniforme

Confira algumas fórmulas utilizadas para descrever o movimento uniforme e entenda o significado de cada uma de suas variáveis:

S — posição final do móvel
S₀ — posição inicial do móvel
v — velocidade do móvel
t — intervalo de tempo

v — velocidade média
ΔS — deslocamento
Δt — intervalo de tempo

Referenciais e classificação do movimento

Para definirmos corretamente o movimento de um corpo, é necessário escolher um referencial. Na Física, entendemos que referencial é a posição em que o observador se encontra. A figura abaixo mostra alguns veículos que se movem em diferentes sentidos ao longo da direção horizontal.

O referencial adotado na figura (marcado pelo ponto 0) é onde o observador se encontra. Segundo esse referencial, os carros, à esquerda, encontram-se em posições negativas, enquanto os carros, à direita, encontram-se em posições positivas.

O referencial indica o sentido dos movimentos.

É importante perceber que a escolha de outro referencial implicaria a mudança das posições iniciais de cada veículo e também a classificação dos seus movimentos. A figura abaixo mostra o que o referencial escolhido percebe: para ele, o carro laranja e o carro prata, à esquerda, afastam-se, enquanto o carro prata, à direita, aproxima-se dele.

Dizemos que, quando um móvel aproxima-se do seu referencial, seu movimento é regressivo. Caso o móvel afaste-se do seu referencial, seu movimento é progressivo. Além disso, atribuímos ao movimento progressivo o sinal positivo para a velocidade. Para o movimento regressivo, utilizamos o sinal negativo, indicando que a distância entre o móvel e seu referencial diminui com o tempo.

Video aula Movimento Progressivo e Retrógrado

Movimento Progressivo e Retrógrado – Brasil Escola

Velocidade média

A velocidade média de um móvel é dada pela razão do deslocamento (ΔS) no intervalo de tempo em que o movimento ocorreu. O deslocamento (ΔS), por sua vez, é dado pela diferença entre as posições final e inicial do móvel.

v — velocidade média
ΔS — deslocamento
Δt — intervalo de tempo

Na fórmula da velocidade média, chamamos ΔS de deslocamento. O deslocamento de um móvel pode ser facilmente calculado se soubermos de onde ele saiu (S₀— posição inicial) eonde ele chegou (S_f—posição final) ao término do movimento, que é delimitado por um intervalo de tempo (Δt), calculado pela diferença de tempo entre os instantes final e inicial (Δt = t_f – t₀). Confira essa fórmula, de forma mais detalhada, a seguir:

Unidades de medida da velocidade

A unidade de medida da velocidade, de acordo com o Sistema Internacinal (SI), é o metro por segundo (m/s). Porém, existem outras unidades comuns, como o quilômetro por hora (km/h). É fácil convertermos metros por segundo em quilômetros por hora. Para fazê-lo, basta multiplicarmos ou dividirmos o módulo da velocidade pelo fator 3,6, como mostra a figura a seguir:

Exemplos:

72 km/h / 3,6 = 20 m/s

108 km/h /3,6 = 30 m/s

Mapa Mental: Movimento Uniforme

*Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui!

Gráficos do movimento uniforme

Podemos relacionar a posição de um móvel em função do tempo usando os gráficos. Para o movimento uniforme, os gráficos de posição em função do tempo formam retas com inclinação para cima ou para baixo, relacionadas ao movimento progressivo e regressivo, respectivamente. Confira um exemplo de gráfico da posição em função do tempo para o movimento uniforme progressivo:

Gráfico do movimento uniforme progressivo

Veja também: Força e movimento

Na figura abaixo, temos um gráfico que representa a posição em função do tempo para um móvel que executa um movimento uniforme e regressivo (ou retrógrado).

Gráfico do movimento uniforme e regressivo

Os gráficos de posição em função do tempo podem ser usados para determinar a velocidade do movimento. Para isso, basta percebermos que a velocidade do móvel é dada por sua tangente, ou seja, a razão entre o cateto oposto (ΔS) e o cateto adjacente à reta (Δt).

Os gráficos de velocidade em função do tempo para o movimento uniforme, por sua vez, são retas paralelas ao eixo horizontal, de módulo negativo ou positivo, de acordo com a sua classificação (progressivo ou regressivo). Por meio do gráfico de velocidade, é possível calcular o deslocamento do móvel, para isso, basta determinarmos o módulo da área abaixo da reta:

No gráfico anterior, a área pintada de azul é numericamente igual à área de um retângulo.Essa área pode ser calculada pela fórmula a seguir:

A — área
b — aresta da base
h — altura

Veja também: Gráficos do movimento uniforme

Movimento uniformemente variado

O movimento uniformemente variado é um movimento cuja velocidade aumenta ou diminui de forma constante em relação ao tempo. Esse tipo de movimento não é necessariamente retilíneo e está sujeito a uma aceleração constante. Caso queira saber mais sobre o MUV, clique aqui.

Veja também: Como resolver exercícios de Cinemática?

Exercícios sobre movimento uniforme

1) Um móvel parte da posição inicial S₀ = – 15 m e, após 12 segundos, encontra-se na posição S_F = 45 m.

a) Determine a velocidade média desse móvel.

b) Determine a função horária da posição do móvel.

c) Calcule a posição do móvel para os instantes t = 0 s, t = 1 s, t = 2 s, t = 3 s e t = 4 s. Em seguida, construa o gráfico de posição em função do tempo para esse movimento.

d) Classifique o movimento descrito por esse móvel.

Resolução

a) Para calcularmos a velocidade média desse movimento, usaremos a fórmula de velocidade média:

Inserindo os dados fornecidos pelo enunciado do exercício, faremos o seguinte cálculo:

O resultado indica que o móvel desloca-se 5 metros a cada segundo.

b) Para determinar a função horária desse movimento, basta identificarmos a sua posição inicial e velocidade. Em seguida, substituímos esses valores na função horária da posição:

Substituindo os dados do exercício, teremos a seguinte função horária da posição:

c) Vamos calcular a posição do móvel, para cada um dos instantes de tempo citados, usando a sua função horária da posição:

O gráfico desse movimento é mostrado a seguir:

d) Analisando o gráfico, é possível perceber que o móvel aproxima-se do referencial entre os instantes t = 0 s e t = 3 s, a partir de 3 s, o móvel passa a se afastar. Portanto, o movimento é retrógrado entre 0 e 3 s e progressivo de 3 s adiante.

Por Me. Rafael Helerbrock

O movimento uniforme ocorre em trajetórias retilíneas e sem aceleração.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. “Movimento uniforme”; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/movimento-uniforme.htm. Acesso em 07 de março de 2020.Lista de ExercíciosQuestão 1

Um móvel com velocidade constante percorre uma trajetória retilínea à qual se fixou um eixo de coordenadas. Sabe-se que no instante t0 = 0, a posição do móvel é x0 = 500m e, no instante t = 20s, a posição é x = 200m. Determine:

a. A velocidade do móvel.
b. A função da posição.
c. A posição nos instantes t = 1s e t = 15s.
d. O instante em que ele passa pela origem.
Questão 2

Dois carros A e B encontram-se sobre uma mesma pista retilínea com velocidades constantes no qual a função horária das posições de ambos para um mesmo instante são dadas a seguir: xA = 200 + 20.t e xB = 100 + 40.t. Com base nessas informações, responda as questões abaixo.

a. É possível que o móvel B ultrapasse o móvel A? Justifique.
b. Determine o instante em que o móvel B alcançará o móvel A, caso este alcance aconteça.

a) O movimento é progressivo ou retrógrado? Justifique sua resposta.

Progressivo, pois o deslocamento se dá no sentido adotado como positivo na trajetória.

QUESTÃO 3

A função horária do espaço de um carro em movimento retilíneo uniforme é dada pela seguinte expressão: x = 100 + 8.t. Determine em que instante esse móvel passará pela posição 260m.

QUESTÃO 4

O gráfico a seguir representa a função horária do espaço de um móvel em trajetória retilínea e em movimento uniforme.

Com base nele, determine a velocidade e a função horária do espaço deste móvel.

QUESTÃO 5

Um móvel em M.R.U gasta 10h para percorrer 1100 km com velocidade constante. Qual a distância percorrida após 3 horas da partida?

RESPOSTAS

Questão 1

A velocidade do móvel
v = Δs/Δt
v = (200-500)/(20-0)
v = -300/20
v = -15m/s (velocidade negativa implica em movimento retrógrado)

A função da posição
x = x₀ + v.t
x = 500 – 15t

A posição nos instantes t = 1s e t = 15s

Para t = 1s temos:
x = 500 – 15.1
x = 500 – 15
x = 485m

Para t = 15s temos:
x = 500 – 15.15
x = 500 – 225
x = 275m

O instante em que ele passa pela origem

para x = 0 temos que:
0 = 500 – 15.t
15.t = 500
t = 500/15
t = 33,3 s em valor aproximado.

Questão 2

a) Sim, pois a posição do móvel B é anterior a de A, e B possui uma velocidade constante maior que a de A; estando eles em uma mesma trajetória retilínea dentro de um intervalo de tempo Δt, B irá passar A.

b) x_A= x^B
200 + 20.t = 100 + 40.t
40.t – 20.t = 200 – 100
20.t = 100
t = 100/20
t = 5s

Questão 3

x = 100 + 8.t
260 = 100 + 8.t
8.t = 160
t = 160/8
t = 20s

Questão 4

v = Δs/Δt
v = (250 – 50)/(10 – 0)
v = 200/10
v = 20m/s – velocidade

x = x_o+ v.t
x = 50 + 20.t
Questão 5

V = S/t
V = 1100/10
V = 110km/h

110 = S/3
S = 330 km.

Classifique o movimento em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) ou em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

MRU, pois o homem percorreu uma trajetória retilínea com velocidade constante. É importante orientar os estudantes quanto ao significado físico dos valores de velocidade e aceleração e sua relação quanto ao tipo de movimento.

Qual a posição do homem após 3s? Comprove utilizando a equação da função horária da posição S(t) = S0 + v . t

Antes de realizar o cálculo, faça o teste no simulador. O cálculo servirá para comprovar o resultado. Então, será possível explicar a utilização da fórmula.

S(t) = 0 + 2 . 3

S(t) = 0 + 6 S(t) = 6 m

d) Represente o gráfico s (y) x t (x).

e) Represente o gráfico v (y) x t (x).

É possível verificar os gráficos no próprio simulador. É possível verificar os gráficos no próprio simulador.

Comece a simulação colocando o homem na posição S0 = 0m da trajetória, velocidade v = 2 m/s, aceleração 1 m/s² e responda:

a) O movimento é progressivo ou retrógrado? Acelerado ou retardado? Justifique sua resposta.

Progressivo, pois o deslocamento se dá no sentido adotado como positivo na trajetória e acelerado, pois a velocidade aumenta com o decorrer do tempo, lembrando que o valor da aceleração é positivo, o que caracteriza o tipo de movimento.

Classifique o movimento em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) ou em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)

MRUV, pois o homem percorreu uma trajetória retilínea com aceleração constante e maior que zero.

c) Qual a posição do homem após 3s? Comprove utilizando a equação da função horária da posição S(t) = S0 + v . t +

Antes de realizar o cálculo, faça o teste no simulador. O cálculo servirá para comprovar o resultado. Então, será possível explicar a utilização da fórmula.

S(t) = 0 + 2 . 3 +

S(t) = 6 +

S(t) = 6 + 4,5

S(t) = 10,5 m

d) Represente o gráfico s (y) x t (x).

e) Represente o gráfico v (y) x t (x).

É possível verificar os gráficos no próprio

possível verificar os gráficos no próprio simulador. simulador.

Após a realização dos exercícios 1 e 2, quais as diferenças foram encontradas quanto: (Justifique todas as respostas)

a) Ao tipo de movimento: É importante que os alunos saibam diferenciar o movimento retilíneo uniforme e movimento retilíneo uniformemente variado, relacionando com a aceleração.

Ao gráfico v x t: É necessário que o aluno perceba a diferença entre os gráficos quando possui ou não aceleração igual a zero e que o gráfico da velocidade do MRUV do exercício anterior é crescente.

Atividade Complementar – Exercitando

Habilidades: Identificar movimentos que se realizam no dia a dia e as grandezas relevantes que oscaracterizam / Fazer estimativas, realizar ou interpretar medidas e escolher procedimentos para caracterizar deslocamentos, tempos de percurso e variações de velocidade em situações reais / Identificar diferentes formas de representar movimentos, como trajetórias, gráficos, funções etc.

Esta atividade é complementar e não se encontra no caderno do aluno.

Professor, esta atividade pode ser realizada de diversas formas, como atividade avaliativa, de fixação ou recuperação. Utilize-a da melhor forma, não deixando de complementar com outras atividades de livros didáticos e seus próprios exercícios.

Observando os gráficos abaixo, classifique-os como gráficos de movimentos progressivo ou movimentos retrógrados:

Retrógrado Progressivo

Progressivo	Retrógrado

Um automóvel percorre uma trajetória retilínea. Sua posição em função do tempo é representada pelo gráfico:

Responda, com base no gráfico:

a) Qual a posição inicial do automóvel?

100 km

b) Qual a posição final do automóvel?

500 km

c) O movimento é progressivo ou retrógrado? Justifique

Progressivo, pois o deslocamento se dá no sentido adotado como positivo na trajetória

d) Qual a velocidade média deste automóvel durante a sua trajetória?

Vm = Vm = Vm = Vm = 100 km/h

Qual a posição do automóvel após 1,5 hora de viagem?

S(t) = S0 + v . t

S(t) = 100 + 100 . 1,5 S(t) = 100 + 15

S(t) = 250 km

(ENEM 2011) Uma fábrica de motocicleta, antes de lançar um novo modelo no mercado, realizou um teste de desempenho, conforme o gráfico abaixo.

Analisando o gráfico, o movimento realizado pela motocicleta nos trechos I, II, III, IV e V foi, respectivamente:

acelerado, acelerado, retardado, retardado e acelerado.

retardado, acelerado, acelerado, acelerado e retardado.

acelerado, retardado, acelerado, retardado e acelerado.

retardado, acelerado, retardado, acelerado e retardado.

retardado, retardado, acelerado, acelerado e retardado.

Trecho I: velocidade diminui (retrógrado)

Trecho II: velocidade aumenta (acelerado)

Trecho III: velocidade diminui (retrógrado)

Trecho IV: velocidade aumenta (acelerado)

Trecho V: velocidade diminui (retrógrado)

(ENCCEJA 2006) João quer viajar de trem desde a estação Brás em São Paulo até a estação deJundiaí, no mesmo estado. Ele procurou na Internet e encontrou, no sítio da companhia de trem, a informação que consta no quadro abaixo.

Nota: Este roteiro de viagem é gerado de forma automática, de acordo com as estações informadas. O tempo estimado de viagem é baseado no regime normal de operação, e não leva em conta fatos eventuais que possam gerar atrasos.

Em um período de regime normal de operação, sendo a distância entre as duas estações igual a 120 km, o valor aproximado do módulo da velocidade média desenvolvida no percurso é de:

75 km/h

65 km/h

C)	55 km/h	s= 120 km	Vm =
D)	50 km/h
t = 1h 50 min = 1 h + 0,83 min = 1,83 h
E)	45 km/h
	Vm = 65,57 km/h

Sabe-se que o tempo que um motorista leva para pôr os pés no freio, a partir do instante em que ele vê um acontecimento (tempo de reação), é de, aproximadamente, 0,70 segundos. Se um carro está trafegando numa avenida a 100 km/h, apenas nesse intervalo de tempo de reação do motorista o carro percorrerá uma distância de, aproximadamente?

2, 78 mV = 100 km/h ÷ 3,6 = 27,8 m/s

10 m
- 19,5 m
- _{70 m}27,8 =

E) 50,3 m	S = 27,8 . 0,70
	S = 19,5 m

(ENEM 1998) Em uma prova de 100 m rasos, o desempenho típico de um corredor padrão érepresentado pelo gráfico a seguir:

5. Baseado no gráfico, em que intervalo de tempo a velocidade do corredor é aproximadamente

constante?

Entre 0 e 1 segundo.

Entre 1 e 5 segundos.
Entre 5 e 8 segundos.

Entre 8 e 11 segundos.
Entre 12 e 15 segundos.

Como é solicitado a velocidade constante, e esta é quando não aumenta ou diminui, é possível observar pelo gráfico, que está entre 5 e 8 segundos.

6. Em que intervalo de tempo o corredor apresenta aceleração máxima?

Entre 0 e 1 segundo.
Entre 1 e 5 segundos.
Entre 5 e 8 segundos.
Entre 8 e 11 segundos.
Entre 9 e 15 segundos.

Diferença de aceleração e velocidade. A maior aceleração é quando a velocidade muda mais rápido.

TEMA 3 – LEIS DE NEWTON

Atividade 1 – Introdução às causas dos movimentos

Habilidades: Reconhecer causas da variação de movimentos associadas a forças e ao tempo deduração das interações

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

Professor, a atividade visa debater sobre as causas dos movimentos de objetos. É possível questionar e aguçar a curiosidade sobre o movimento de automóveis, pessoas, aeronaves, assim como as condições para esse movimento.

Até o momento, estudamos os movimentos, mas o que realmente nos aguça a curiosidade são as causas desses movimentos. Esta é a parte da Física Mecânica chamada de dinâmica (não lembra? Olhe na atividade 1 do Tema 2).

Professor, evite dar a resposta aos estudantes. Caso eles não lembrem, peça que procurem conforme indicado, aproveite para relembrar o conceito de dinâmica.

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 estiver empurrando. Além dele, Galileu Galilei e Isaac Newton, procuraram 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?

Habilidades: Buscar, interpretar e identificar informações relevantes, por meio da internet, demateriais audiovisuais ou de outras fontes de consulta bibliográfica

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto / D3 – Inferir o sentido de uma palavra ou expressão / D6 – Identificar o tema de um texto. / D12 – Identificar a finalidade de textos de diferentes gêneros / D14 – Distinguir um fato da opinião relativa a esse fato.

Antes de iniciarmos as Leis de Newton e suas aplicações, sugerimos contextualizar a biografia de Isaac Newton com o contexto histórico. Para isso, sugerimos o vídeo abaixo, mas pode-se utilizar os livros didáticos e outros sites de internet, desde que sejam de confiança e com informações reais e precisas. Após a pesquisa, socialize com toda a turma o que encontraram, quais momentos consideraram marcantes, etc.

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?

Atividade 3 – Inércia

Habilidades: Reconhecer causas da variação de movimentos associadas a forças e ao tempo deduração das interações. / Identificar as interações nas formas de controle das alterações do movimento. / Reconhecer a conservação da quantidade de movimento, a partir da observação, análise e experimentação de situações concretas, como quedas, colisões, jogos ou movimentos de automóveis. / Comparar modelos explicativos das variações no movimento pelas leis de Newton / Reconhecer que tanto as leis de conservação das quantidades de movimento como as leis de Newton determinam valores e características dos movimentos em sistemas físicos.

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto / D3 – Inferir o sentido de uma palavra ou expressão / D4 – Inferir uma informação implícita em um texto / D6 – Identificar o tema de um texto / D14 – Distinguir um fato da opinião relativa a esse fato / D21 – Reconhecer posições distintas entre duas ou mais opiniões relativas ao mesmo fato ou ao mesmo

O objetivo dos primeiros questionamentos antes da conceituação de inércia é que o aluno perceba que ela existe. Após a conceituação, há outras situações para serem analisadas.

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.

Inércia é a propriedade da matéria que faz com que ela resista a qualquer mudança em seumovimento, 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.

1. Analise as seguintes situações:

Um motorista de ônibus dirigindo a uma velocidade de 50km/h, vê um pedestre atravessando 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 físicos.

Espera-se que os alunos respondam que os passageiros foram para a frente, bruscamente também. É importante que eles baseiem suas respostas na 1º Lei de Newton para justificar a situação.

Novamente, espera-se que os alunos baseiem a resposta na 1ªLei de Newton. Vale lembrar que o cinto de segurança não impede acidentes, mas pode diminuir as suas consequências. É interessante comentar sobre a importância do encosto de cabeça juntamente com o cinto de segurança, que minimiza o movimento de giro da cabeça, evita ferimentos graves e lesões na coluna cervical, mantém o corpo numa posição estável e aumenta a concentração no trânsito. É relevante relacionar a situação com programas de segurança no trânsito, incentivando a participação em concursos e mostras.

b) 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? Justifique sua resposta com argumentos físicos.

Ao final, lembre-se que, de acordo com o Código de Trânsito Brasileiro, é obrigatório o uso de cinto de segurança para condutor e passageiros em todas as vias do território nacional. Estudos realizados por especialistas suecos, americanos e ingleses, revelaram que entre 50% e 80% das pessoas que sofreram acidentes de trânsito e estavam de cinto, evitaram lesões mais graves e tiveram maior chance de sobrevivência.

Debate. Siga as orientações de seu professor, que irádividir 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 sobre o tema e, após o debate, relate no espaço abaixo as conclusões da sala:

Professor, oriente o debate de forma imparcial. O vídeo abaixo mostra os efeitos positivos do uso do Airbag, e pode ser indicado para a sustentação do tema. O Código de Trânsito Brasileiro também é uma ferramenta para auxiliar neste momento.

Caso ache interessante, pode-se solicitar um artigo de opinião sobre o assunto. Sugerimos, inclusive, o trabalho em parceria com os professores de Língua Portuguesa.

Para saber mais

Assista ao vídeo do Canal Mecânica Online “Airbag – Entenda seu funcionamento”

Faça você mesmo: Inércia em ação!

Separe os grupos e solicite com antecedência os materiais para o experimento a seguir.

Após o experimento, socialize as respostas, tirando as dúvidas e acrescentando informações, quando necessário.

É importante instigar os alunos a utilizarem o vocabulário científico.

Material

1 copo de vidro transparente;

1 moeda ou equivalente;

1 placa retangular bem lisa, de acrílico ou papelão.

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:

a) O que aconteceu com a moeda?

Quando a placa é retirada rapidamente, a força resultante na moeda é aquela recebida do plano de apoio, que atua num intervalo de tempo muito pequeno, e não tem uma intensidade considerável. A moeda se mantém praticamente em repouso, por inércia, por conta do curto intervalo de tempo. Porém, após a retirada da placa, a força da gravidade faz com que a velocidade vertical da moeda cresça a partir do zero, levando-a ao fundo do copo, vencendo sua inércia de repouso.

b) Se o material da placa fosse áspero, a moeda cairia dentro do copo?

Por conta da força de atrito a moeda provavelmente não cairia, pois a moeda aceleraria junto com a placa.

c) A moeda cairia no copo se a placa fosse puxada lentamente?

Provavelmente a moeda não iria escorregar em relação a placa, deslocando-se juntamente com ela.

d) Em situações do seu dia a dia, você já vivenciou uma situação semelhante a essa?

Um exemplo clássico é quando se puxa bruscamente a toalha de uma mesa e os objetos continuam posicionados sobre ela, mesmo após a retirada da toalha.

Vamos supor que um bloco de gelo estivesse apoiado sobre a carroceria de uma camionete, inicialmente 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 bruscamente e imprimir um movimento acelerado, o que vai acontecer com o bloco de gelo?

A 2º Lei de Newton é verificada, pois a caminhonete se desloca para frente e o bloco de gelo permanece no mesmo lugar, isto é, sem receber a ação de forças horizontais, o bloco de gelo permanece em repouso nessa direção, caindo verticalmente sobre no chão a partir da perda de contato com a carroceria do veículo. É a lei da inércia sendo verificada em relação a deslocamentos horizontais do bloco de gelo.

Atividade 4 – Princípio Fundamental da Dinâmica

Habilidades: Reconhecer causas da variação de movimentos associadas a forças e ao tempo deduração das interações / Identificar as interações nas formas de controle das alterações do movimento / Reconhecer a conservação da quantidade de movimento, a partir da observação, análise e experimentação de situações concretas, como quedas, colisões, jogos ou movimentos de automóveis / Comparar modelos explicativos das variações no movimento pelas leis de Newton / Reconhecer que tanto as leis de conservação das quantidades de movimento como as leis de Newton determinam valores e características dos movimentos em sistemas físicos

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

A segunda lei de Newton

A segunda lei de Newton, também conhecida como princípio fundamental da dinâmica, relaciona a força resultante que atua sobre um corpo com a aceleração adquirida por esse corpo. Além disso, é através dela que obtemos uma das definições mais interessantes para a grandeza física massa.

Relação entre força e aceleração

Segundo a primeira lei de Newton, quando a força resultante sobre um corpo é nula, ele tende a continuar em seu estado de movimento original, seja esse em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.

Tá, mas o que acontece quando existe uma força resultante não nula?

Nesse caso, o corpo adquire uma aceleração. Matematicamente, a relação entre a força resultante aplicada e a aceleração adquirida pelo corpo é dada por:

Resultado de imagem para imagem de força massa e aceleração

Perceba que, quanto maior a força exercida sobre o corpo, maior será a aceleração por ele adquirida, ou seja, as duas grandezas são diretamente proporcionais.

Note também que força e aceleração são grandezas vetoriais, ou seja, além de módulo, elas possuem uma orientação. Como a massa de um corpo é um valor escalar sempre positivo, a direção e o sentido da aceleração de um corpo é sempre idêntico ao da força resultante que atua sobre ele.

Por exemplo, na imagem abaixo, as forças verticais (peso e normal) se anulam e a força resultante é a força F aplicada pela pessoa. Como existe uma força resultante, existe uma aceleração na mesma direção e sentido dessa força:

Uma caixa apoiada sobre uma superfície horizontal, sendo empurrada por uma pessoa. As forças peso e normal se anulam na caixa. A força resultante é a força exercida pela pessoa. A aceleração do corpo é orientada na mesma direção e sentido dessa força.

Força Peso

Uma aplicação interessante da segunda lei de Newton é a força peso.

Como sabemos, todo corpo próximo da Terra é atraído para ela por uma força gravitacional que chamamos de força peso.

Para calcular o valor da força peso P que atua sobre qualquer corpo, basta aplicar a segunda lei de Newton, utilizando o valor da aceleração da gravidade terrestre g:

em que g vale aproximadamente 10 m/s².

Vale lembrar que a força peso sempre possui a mesma orientação da aceleração gravitacional terrestre: vertical e para baixo.

Massa inercial

Note que, na fórmula para a segunda lei de Newton, a massa do corpo atua como constante de proporcionalidade. O que isso significa?

Bom, se a mesma força resultante atuar sobre dois corpos de massas diferentes, o mais leve adquirirá uma aceleração maior do que o mais pesado.

Por exemplo, na figura abaixo, 1 N de força foi aplicado sobre duas caixas. A caixa de 1 kg adquiriu 1 m/s² de aceleração, já a caixa de 2 kg adquiriu apenas 0,5 m/s² de aceleração.

Dessa forma, podemos concluir que a massa de um corpo representa uma medida da sua resistência à mudança de estado de movimento.

Por exemplo, imagine duas bolas sendo atiradas na sua direção a uma mesma velocidade, uma de boliche e outra de tênis, qual delas exigirá uma força maior para ser parada?

Exatamente! A bola de boliche. Isso ocorre pois ela possui mais massa e, portanto, resiste mais à mudança no seu estado de movimento.

Estado de movimento

Como visto, a aplicação de uma força resultante não nula sobre um corpo causa uma aceleração nele. Sendo assim, há uma alteração no estado de movimento desse corpo.

Se uma força atua sobre um corpo em repouso, esse deixará o repouso e entrará em movimento.

Para um corpo que já se encontra em movimento retilíneo e uniforme, a aplicação de uma força faz com que ele entre em um movimento retilíneo uniformemente variado, até que a aplicação da força seja interrompida.

Por fim, se você quiser testar seus conhecimentos no assunto, baixe nosso eBook gratuitamente. Ele contém 10 questões fresquinhas, todas com uma resolução detalhada.

rofessor, novamente iniciamos uma situação com uma atividade cotidiana, para que os alunos percebam a presença da Física em seu dia a dia.
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, vemos que você já sabe que quanto menor a massa, menos força você vai fazer.

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 (força resultante) e, assim, maior possibilidade de mover o guarda roupa.

Pois bem, Newton estudou isso e transformou na Lei do Princípio Fundamental da Dinâmica, 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.

O simulador sugerido facilita o entendimento da 2º Lei de Newton, mostrando, inclusive os vetores das forças.

Sugestão de atividade:

Observando o simulador “Cabo de Guerra” do site Phet Colorado no https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/forces-and-motion-basics.

No simulador “Cabo de guerra” verificamos como funciona a força resultante , em newtons da disputa dos dummys (bonecos de teste). Cada um deles é capaz de aplicar uma força de acordo com o seu tamanho. Qual a relação que se pode fazer entre o tamanho do dummy e a força que ele é capaz de aplicar no cabo de guerra?

Resultado de imagem para força resultante formula

2. Ao utilizar o simulador os estudantes devem perceber que quanto maior o dummy (manequim) maior a força que ele é capaz de aplicar ao cabo de guerra e consequentemente maior a sua massa. Podemos perceber que, quando alteramos a força de forma proporcional, para ambos os lados a soma das forças permanece. Por que isso acontece? Como podemos representar isso matematicamente utilizando uma situação do simulador? Ao utilizar o simulador os estudantes devem perceber que quanto maior o dummy maior a força que ele é capaz de aplicar ao cabo de guerra e consequentemente maior a sua massa.

Sabendo-se que para calcular a resultante das forças atuantes no Cabo de Guerra podemos utilizar

dois dummys azuis pequenos disputassem contra um dummy vermelho grande?

Isso acontece porque ao aplicarmos forças de mesmo valor em direções opostas no mesmo sistema as forças se anulam tendo como resultante a soma das forças igual a 0. Utilizando uma das possibilidades de combinação: dummy vermelho grande contra dummy azul grande de temos:a equação qual seria a Força resultante se:

FT = 150 + (-50) + (-50) = 50N (à direita). Professor, analise com os estudantes o significado dos sinais positivo e negativo.

um dummy grande vermelho disputasse contra dummys azuis: dois pequenos e um médio?

FT = 150 + (-100) + (-50) + (-50) = -50N (à esquerda)

um dummy vermelho grande e um dummy vermelho pequeno disputassem contra dois dummys

azuis pequenos e um dummy azul médio?

FT = 150 + 50 + (-50) + (-50) + (-100) = 0N (o conjunto permanece em repouso)

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 a maior variação davelocidade?

Quando há grandes discrepâncias entre as forças empregadas nos lados do cabo de guerra a maior variação da velocidade, ou seja, quanto maior a força empregada em um dos lados do cabo de guerra maior a velocidade do deslocamento na sua direção. Se utilizarmos todos os dummys em um dos lados e apenas um dos pequenos do outro teremos a maior velocidade possível

Atividade 5 – Ação e Reação

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

Para a contextualização da 3º Lei de Newton, foi usada a relação com o futebol. Sugerimos, inclusive, a leitura do livro “Física no Futebol: Mecânica”, da Editora Oficina de Textos, escrito por Emico Okuno e Marcos Duarte. Há também diversos sites que tratam do assunto.

possível uma parceria com o professor de Educação Física para trabalhar as leis da física não só no futebol, mas em outras modalidades esportivas.

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.

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

Separar os grupos e solicitar os materiais antecipadamente.

Esta é uma atividade divertida e que pode ser utilizada para diversos objetivos além do entendimento do conceito de ação e reação, como o cálculo de velocidade média, retomada de unidades de medida e introdução à Forças. O professor pode orientar o passo-a-passo da montagem, mas também pode deixar que eles montem o carrinho conforme achem melhor. Utilizando essa segunda opção, surgirão carrinhos diversos, o que possibilita uma gama de assuntos a serem tratados. As fotos abaixo são exemplos de carrinhos que podem ser construídos. Essas fotos não estão no Caderno do Aluno para que a imaginação dos mesmos não seja limitada

Material necessário

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;

estilete ou tesoura;

fita adesiva.

Procedimentos

Insira os palitos no interior dos canudos de forma que as pontas dos palitos permaneçam 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 conjunto 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?

O carrinho irá se mover.

Como o carrinho produz seu movimento? Como se relaciona o ar interno da bexiga com o movimento do carrinho?

A produção do movimento vem pelo ar solto da bexiga. O aluno deve perceber que, quanto mais ar, maior será a velocidade do carrinho.

Qual(is) lei (s) da mecânica podemos identificar no experimento? Explique.

1º e 3º Leis de Newton. Espera-se que os alunos relacionem os movimentos realizados com as 1º e 3º Leis de Newton. Instigue para que escrevam utilizando termos científicos.

d) Calcule a velocidade média do carrinho.

Resposta pessoal

Faça uma competição entre os grupos da sala para ver qual o carrinho ganha.

A competição será um momento interessante para verificar qual carrinho possui maior velocidade, dependendo do design e da aerodinâmica projetada pelos estudantes.

Atividade Complementar – Exercitando

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

Esta atividade é complementar e não se encontra no caderno do aluno.

Professor, esta atividade pode ser realizada de diversas formas, como atividade avaliativa, de fixação ou recuperação. Utilize-a da forma que for melhor à sua turma, não deixando de complementar com outras atividades do livro didático e seus próprios exercícios.

Sobre a inércia, podemos afirmar corretamente que:

Inércia é uma força que mantém os objetos em repouso ou em movimento com velocidade constante.

Inércia é uma força que leva todos os objetos ao repouso.

Um objeto de grande massa tem mais inércia que um de pequena massa.

Objetos que se movem rapidamente têm mais inércia que os que se movem lentamente.

2. Considere as seguintes afirmações:

Segundo a 1º Lei de Newton, é necessária uma força resultante para manter com velocidade constante o movimento de um corpo se deslocando numa superfície horizontal sem atrito.

De acordo com a 2º Lei de Newton, a aceleração adquirida por um corpo é a razão entre a força resultante que age sobre o corpo e sua massa.

Conforme a 3º Lei de Newton, a força peso e a força normal constituem um par ação-reação. Determine a alternativa que contém as informações corretas:

(A) I e II

(B) I e III

(D) Somente II

(E) Todas estão corretas

3. Duas pessoas empurram um bloco de 50 kg sobre uma superfície com atrito desprezível na mesma direção, mas em sentidos opostos, o que está à direita atua com uma força de 35 N, e o da esquerda, com uma força de 25 N:

qual será a aceleração adquirida pelo bloco?

Quando as forças têm sentido contrário, a força resultante sobre o bloco será de 35 -25 = 10 N, para a esquerda, já que a pessoa da direita está aplicando mais força. Portanto de acordo com a 2ª Lei de Newton, tem -se:

Fr = m. a 10 = 50 . a

a =

a = 0,2 m/s²

Porém, se os dois empurrarem na mesma direção e sentido com as mesmas forças, mudaria a aceleração?

Se os dois empurrarem na mesma direção e sentido, com as mesmas forças citadas anteriormente, a resultante será 35 + 25 = 120 N, então:

Fr = m. a 60 = 50 . a

a = a = 1,2 m/s²

Um veículo de massa 80 kg, movimenta-se a uma velocidade de 100 km/h e para subitamente num tempo de 0,2 s, quando colidiu contra um muro. Qual a força que atua sobre o condutor desse veículo?

Primeiramente é necessário transformar km/h em m/s.

100km/h ÷ 3,6 28 m/s, então: o veículo vai de 28m/s a 0 m/s em 0,2 s, até parar, então sua aceleração será de:

a = ⇒ = 140 m/s²

Sendo a massa do condutor do veículo de 80 kg, a força aplicada pelo carro nele, durante a colisão, é de:

F= m . a ⇒ 80 . 140 = 11 200 N

(ENEM 2016) Para um salto no Grand Canyon usando motos, dois paraquedistas vão utilizar umamoto cada, sendo que uma delas possui massa três vezes maior. Foram construídas duas pistas idênticas até a beira do precipício de forma que no momento do salto as motos deixem a pista horizontalmente e ao mesmo tempo. No instante em que saltam, os paraquedistas abandonam suas motos e elas caem praticamente sem resistência do ar. As motos atingem o solo simultaneamente porque:

(A) possuem a mesma inércia

(B) estão sujeitas à mesma força resultante

(D) adquirem a mesma aceleração durante a queda

(E) são lançadas com a mesma velocidade horizontal

Retomando aos conceitos da 2ª e 3ª Lei de Newton, explique: por que uma pessoa faz força para baixo ao subir uma escada e, ao realizar a atividade física utilizando uma barra, ela “puxa a barra para baixo” e eleva seu corpo para cima.

De acordo com a 3ª Lei de Newton, ao subir a escada, a pessoa empurra o chão para baixo e o chão reage e a empurra para cima (ação – reação). Sendo a massa da pessoa bem menor que a do chão, o efeito força sobre

ela é muito maior do que o efeito da força feita pelos pés sobre a Terra, nesse caso, o chão. Então o pé sobe, enquanto o chão (solo) praticamente não se movimenta, é o mesmo que ocorre quando pulamos.

No caso da barra, quando é puxada para baixo, ela reage e puxa a pessoa para cima, isso ocorre também nas flexões de braço: enquanto o chão é empurrado para baixo, ele nos empurra para cima.

7. Analise e responda qual o equívoco abaixo apresentado:

Você empurra uma mesa aplicando uma determinada força, no entanto ela reage e aplica em você uma força de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto. A resultante dessas duas forças será zero, sendo assim a mesa não sairia do lugar, porém, é possível deslocar a mesa, quando a empurramos.

O equívoco apresentado é que essas forças não se anulam, pois são aplicadas em corpos diferentes (em você e na mesa), por isso a mesa se movimento. Então, não podem ser somadas para determinar a força resultante na mesa. Para a força resultante na mesa, deve-se levar em consideração todas as forças envolvidas: Força manual, Força de atrito e Força Normal.

Atividade 6 – Forças

SAEB Língua Portuguesa: D1 – Localizar informações explícitas em um texto

Professor, segue um texto com conceitos para leitura e estudo, a fim de retomar conceitos vistos anteriormente.

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.

Segue o resumo do texto:

Algumas forças na Mecânica

As formas pelas quais os objetos interagem são muito variadas. Cada interação representa uma força diferente, que depende das condições em que os objetos interagem. Vejamos alguns exemplos.

Peso: o movimento próximo à superfície da Terra é muito influenciado pela força com que a Terra atraios objetos. Se abandonarmos algo, ele cai, a não ser que outra interação o impeça. Essa força é responsável por manter a atmosfera da Terra, além da órbita da Lua e de satélites artificiais. Ela é sempre vertical e orientada para “baixo”. É também conhecida como força gravitacional.

Sustentação: quando nos encostamos na parede, exercemos uma pressão de contato nela. Por quenão afundamos na parede, como fazemos na água? Isso não acontece porque a parede exerce uma força de reação ao contato, não permitindo que um corpo penetre no outro. Como essa força é sempre perpendicular à superfície de contato, ela é denominada força normal (ou apenas normal). Graças a ela, as coisas não caem. É a normal que dá sustentação às coisas (e em muitos casos contrabalanceia seu peso), seja quando as seguramos com as mãos, seja quando as apoiamos em objetos.

Resistência: correr na água é bem mais difícil que correr em solo firme. Isso acontece porque a águaoferece resistência ao movimento. A força de resistência também ocorre no ar, o que permite o uso dos paraquedas, por exemplo, ou exige formas aerodinâmicas quando se deseja minimizar essa resistência. Essa força é conhecida como força de arraste.

Atrito: coisas que se raspam estão em atrito umas com as outras. É essa força que permite que umcarro freie e também que o carro acelere. Ela também é a responsável por permitir que andemos sobre a terra.

Empuxo: A água também pode sustentar coisas, impedindo que elas afundem. Essa interação da águacom os objetos se dá no sentido oposto ao da gravidade e é medida através de uma força que chamamos de empuxo hidrostático. É por isso que nos sentimos mais leves quando estamos dentro da água. O que sustenta balões no ar também é uma força de empuxo, igual à que observamos na água. Já o pássaro, para se segurar no ar, bate asas e consegue com que o ar exerça uma força para cima, suficientemente grande para vencer a força da gravidade. Da mesma forma, o movimento dos aviões e o formato especial de suas asas acaba por criar uma força de sustentação. Essas forças também podem ser chamadas de empuxo. Porém, trata-se de um empuxo dinâmico, ou seja, que depende de um movimento para existir. As forças de empuxo estático que observamos na água ou no caso de balões, não dependem de um movimento para surgir

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. p. 45. Disponível em: <http://www.if.usp.br/gref/mec/mec2.pdf>. Acesso em:

24.set.2019

Existe algum objeto no planeta Terra que não tenha interação com o campo gravitacional e não tenha peso? Justifique.

Não, pois todo objeto possui massa e, como todos os objetos interagem com o campo gravitacional, todo objeto possui peso.

Explique como é possível existir balões que flutuam no ar em vez de caírem como uma pedra.

Os balões flutuam e sobem porque a força de empuxo é maior que o peso, em razão da densidade do gás (ou ar quente) ser menor que a do ar. Quando os balões ficam na mesma altura é porque a força de empuxo fica igual ao peso; para descer o empuxo é reduzido, liberando gás, de forma que a força do empuxo fica menor que o peso.

Um barco navegando no mar está sujeito a quais forças?

Ao peso, empuxo e, quando está navegando, a força de resistência.

Indique outras formas de interação que representem outras forças que você conhece.

Força elétrica, força magnética, força nuclear, etc.

As 3 Leis de Newton são a base para o estudo da mecânica clássica, que é o tema que permite entender como se comportam objetos parados e em movimento, ou seja, corpos em equilíbrio estático ou dinâmico. Essa importante matéria do Ensino Médio é também conhecida como mecânica newtoniana. A primeira Lei de Newton é a Inércia, a segunda é o Princípio Fundamental da Dinâmica e a terceira é o Princípio da Ação e Reação. Faça exercícios, veja o vídeo com questões resolvidas, exemplos/aplicações e dicas sobre o assunto no resumo a seguir.

Confira também a indicação das aulas abaixo.

Resumo: 3 Leis de Newton

Tipos de força e movimento

Força e movimento são grandezas relacionadas. O somatório delas é a resultante, que considera a intensidade, a direção e o sentido das forças aplicadas.

Se você não sabe o que é a resultante, assista à aula sobre isso. É importante para entender os outros conceitos aqui, ok? Quando ela é zero, existem duas opções:

1. O corpo está parado (em equilíbrio estático)
2. O corpo está em movimento retilíneo e uniforme (em equilíbrio dinâmico)

É daí que vem a primeira Lei, que fala sobre a inércia.

1ª Lei: Inércia

A 1º Lei de Newton explica o movimento de um corpo quando a resultante é zero. A tendência de um corpo é permanecer em inércia. Isso é o mesmo que dizer que um corpo irá continuar como ele está se não sentir o efeito de alguma força. A velocidade é constante e a aceleração é nula para um corpo em inércia.

Ou seja, um corpo em repouso irá continuar assim para sempre, a não ser que uma força seja aplicada. Neste caso, a resultante deixa de ser zero.

Um objeto em movimento retilíneo e uniforme (MRU) naturalmente permanece em deslocamento. O corpo só irá parar se alguma força for aplicada (por exemplo, se tiver força do atrito entre o chão e uma bola).

Um corpo que está em repouso pode entrar em movimento. E o corpo que está em movimento pode entrar em repouso, mas isso depende da aplicação de uma força.

Para essa lei, não tem uma fórmula para você memorizar e resolver as questões.

Exemplos e aplicações

Veja um exemplo no gif. O corpo na maca tende a permanecer parado, em equilíbrio estático, e por isso cai da caminhonete.

A força normal é sempre perpendicular à superfície do plano. Na maioria das vezes, é vertical para cima. Sempre que resolver um exercício de Física, lembre-se de desenhar a normal.

Quando peso e normal se anularem (como na imagem ao lado), a resultante será zero e o corpo estará em equilíbrio (estático ou dinâmico).

A força peso e a força normal não formam um par ação-reação porque são aplicadas no mesmo corpo.

2ª Lei de Newton: Princípio Fundamental da Dinâmica

A Segunda lei de Newton define o comportamento dos corpos quando a resultante é diferente de zero. Ela explica a relação entre força (F), massa (m) e aceleração (a).

A velocidade não é constante e a aceleração é diferente de zero devido ao efeito de forças externas. Por isso, o corpo não está em repouso e também não está em MRU.

Considere a direção, o sentido e a intensidade das forças para fazer exercícios sobre o princípio fundamental da dinâmica. Ou seja, sempre desenhe os vetores que representam as forças.

Em uma corrida, os carros se ultrapassam uns aos outros devido à relação entre força, massa a aceleração. É a aceleração que garante o aumento de velocidade no gif abaixo.

Você já ouviu falar que pessoas mais leves conseguem correr mais rápido? Isso nem sempre é verdade, pois a massa (o número de Kg que aparece na balança) é uma das variáveis para fazer alguém correr mais rápido. A outra é a força que ela é capaz de aplicar no solo durante a corrida. Sendo assim, pessoas com maior massa tem que despender uma força maior para ter como resultado uma aceleração maior. É assim que o corpo é acelerado de forma mais ou menos intensa. Por consequência, a velocidade da corrida pode ser maior ou menor.

3ª Lei de Newton: Princípio da Ação e Reação

A terceira Lei de Newton estuda a interação entre forças. Para toda ação surge uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto simultaneamente.

Isso quer dizer que todas as forças atuam em pares.

Ação e reação podem ter efeitos diferentes por causa da natureza dos corpos

Exemplos e aplicações

Quando dois carros batem, ambos amassam devido ao princípio da ação e reação. Um dos carros pode ser mais prejudicado porque é feito de um material mais frágil do que o outro, mas as forças de ação e reação são iguais.

No gif abaixo , uma arma é disparada e a reação é uma força para trás. Como o rapaz está em cima de um skate (isso facilita a observação da força de reação, dado que o atrito com o chão é reduzido), ele se move para trás e conseguimos ver o efeito da força de reação.

No gif das bolinhas, a que está em uma das extremidades se move devido à reação à força aplicada na primeira bolinha, localizada na extremidade oposta.

Exercícios sobre Leis de Newton

Os exercícios a seguir foram organizados de acordo com a importância da 1ª, 2ª ou 3ª Lei de Newton para solucionar a questão. Outros conhecimentos de Física também podem ser necessários.

1ª Lei de Newton – Exercícios

(UNESP) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:

a) Primeira Lei de Newton;
b) Lei de Snell;
c) Lei de Ampère;
d) Lei de Ohm;
e) Primeira Lei de Kepler

Resposta: A) Primeira Lei de Newton

(ITA) Um corpo é impulsionado, no vácuo, sobre um plano horizontal, sem atrito, por uma força paralela ao plano, que atua instantaneamente sobre ele. Neste caso, pode-se concluir que:
a) o corpo adquire movimento uniformemente acelerado, no qual permanece indefinidamente.
b) o corpo segue em equilíbrio.
c) durante o movimento, não atua força sobre o corpo.
d) o corpo possui movimento retardado.
e) o corpo adquire movimento retilíneo uniforme a partir do repouso.

B) O corpo segue em equilíbrio

2ª Lei de Newton – Exercícios

(Enem 2011) Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência: I. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior. II. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la. III. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá-la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto é, a distância que ela percorre durante a queda.

O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação.

questão do enem 2011 sobre lei de newton - ação e reação

A distância percorrida pela régua aumenta mais rapidamente que o tempo de reação porque a

a) energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido.
b) resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade.
c) aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado.
d) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado.
e) velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear de tempo.

Resposta: D) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado.

(Enem 2011) Em um experimento realizado para determinar a densidade da água de um lago, foram utilizados alguns materiais conforme ilustrado: um dinamômetro D com graduação de 0 N a 50 N e um cubo maciço e homogêneo de 10 cm de aresta e 3 kg de massa. Inicialmente, foi conferida a calibração do dinamômetro, constatando-se a leitura de 30 N quando o cubo era preso ao dinamômetro e suspenso no ar. Ao mergulhar o cubo na água do lago, até que metade do seu volume ficasse submersa, foi registrada a leitura de 24 N no dinamômetro.

Considerando que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s2 , a densidade da água do lago, em g/cm3 , é

a) 0,6.
b) 1,2.
c) 1,5.
d) 2,4.
e) 4,8.

Resposta: B) 1,2

3ª Lei de Newton – Exercícios

(Enem 2013) Uma pessoa necessita da força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfície. Logo, uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força de atrito exercida pelo chão em seus pés.

Em relação ao movimento dessa pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada no texto?

a) Perpendicular ao plano e no mesmo sentido do movimento.
b) Paralelo ao plano e no sentido contrário ao movimento.
c) Paralelo ao plano e no mesmo sentido do movimento.
d) Horizontal e no mesmo sentido do movimento.
e) Vertical e sentido para cima.

Resposta: C) Paralelo ao plano e no mesmo sentido do movimento.

(Enem 2012) O mecanismo que permite articular uma porta (de um móvel ou de acesso) é a dobradiça. Normalmente, são necessárias duas ou mais dobradiças para que a porta seja fixada no móvel ou no portal, permanecendo em equilíbrio e podendo ser articulada com facilidade. No plano, o diagrama vetorial das forças que as dobradiças exercem na porta está representado em:

Resposta: D)

(Enem 2012 – edição PPL)

Durante uma faxina, a mãe pediu que o filho a ajudasse, deslocando um móvel para mudá-lo de lugar. Para escapar da tarefa, o filho disse ter aprendido na escola que não poderia puxar o móvel, pois a Terceira Lei de Newton define que se puxar o móvel, o móvel o puxará igualmente de volta, e assim não conseguirá exercer uma força que possa colocá-lo em movimento.

Qual argumento a mãe utilizará para apontar o erro de interpretação do garoto?

a) A força de ação é aquela exercida pelo garoto.
b) A força resultante sobre o móvel é sempre nula.
c) As forças que o chão exerce sobre o garoto se anulam.
d) A força de ação é um pouco maior que a força de reação.
e) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo corpo.

Resposta: E) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo corpo.

Assista ao vídeo e confira alguns exercícios resolvidos sobre Leis de Newton. 😉

Referencial inercial e outras coisas importantes

As Leis de Newton são válidas apenas quando o referencial é inercial, ou seja, quando o observador está parado ou em MRU.

Na vida real, a força de atrito faz com que um corpo que se movimenta em linha reta não continue assim para sempre por causa da força de atrito.

O atrito diminui quando são utilizados objetos como rodas, e também quando o chão é extremamente liso, como em pistas de patinação.

Quer saber mais exemplos, aplicações e exercícios sobre Leis de Newton? Veja as aulas gratuitas.

Confira também a indicação das aulas abaixo.

Resumo: 3 Leis de Newton

Conhecer as leis de Newton é importante para resolver muitas questões de Física. Mas não se preocupe com decorar qual é a primeira, segunda ou terceira.

O Enem e a maioria dos vestibulares não costumam cobrar um conhecimento tão específico. O mais importante é saber as fórmulas e entender como funcionam.

Dica: leia também o artigo sobre como aprender Física.

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Tipos de força e movimento

Força e movimento são grandezas relacionadas. O somatório delas é a resultante, que considera a intensidade, a direção e o sentido das forças aplicadas.

Se você não sabe o que é a resultante, assista à aula sobre isso. É importante para entender os outros conceitos aqui, ok? Quando ela é zero, existem duas opções:

1. O corpo está parado (em equilíbrio estático)
2. O corpo está em movimento retilíneo e uniforme (em equilíbrio dinâmico)

É daí que vem a primeira Lei, que fala sobre a inércia.