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Movimentos e Forças Trabalho realizado por: Marta Ferreira, nº20

Movimentos e forças

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Movimentos e Forças

Trabalho realizado por:Marta Ferreira, nº20

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Índice

- Dispositivos de Segurança Rodoviária- Repouso, Movimento e Trajectória- Deslocamento e Distância Percorrida- Rapidez Média e Velocidade- Movimento Rectilíneo Uniforme – Posição e Velocidade- Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Acelerado- Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Retardado- Factores que Afectam a Distância de Segurança- Movimentos e Aceleração- Lei da Inércia- Aplicação da Segunda Lei de Newton- Par Acção-Reacção- Força de Colisão- Força de Atrito- Efeito Rotativo de uma Força- Impulsão

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Importância e Funcionamento dos Dispositivos de Segurança Rodoviária

É fundamental usar os meios de transporte de forma regrada e em segurança. Em caso de colisão, os dispositivos de segurança como cintos de segurança, airbags e capacetes protegem os ocupantes dos veículos, diminuindo os efeitos da força de embate. O cinto de segurança distribui a força de colisão por uma área maior, diminuindo a pressão (Fig. 1 e 2). Os airbags só são eficientes quando associados ao cinto de segurança (Fig. 3).

Fig. 1 - Com cinto de segurança

Fig. 2 - Sem cinto de segurança

Fig. 3 - Airbag

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Os capacetes protegem os motociclistas em caso de colisão (Fig. 4 e 5). As crianças devem ser transportadas no banco de trás, em cadeiras próprias e sempre com o cinto de segurança (Fig. 6 e 7).

Fig. 4 – Com capacete Fig. 5 - Sem capacete

Fig. 6 – Com cadeira Fig. 7 - Sem cadeira

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Repouso, Movimento e Trajectória

São muitas as situações do dia-a-dia que nos permitem concluir que o estado de repouso e de movimento de um corpo é relativo, pois eles dependem do referencial, isto é, do corpo ou corpos que tomamos para referência no estudo dos movimentos. Um corpo está em movimento, sempre que a sua posição varia à medida que o tempo decorre (Fig. 8). Um corpo está em repouso, se a sua posição não varia à medida que o tempo decorre (Fig. 8).

Fig. 8 – Gráfico Posição-Tempo

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Olhando à nossa volta verificamos que tudo se move. O jovem está em movimento em relação às árvores e aos candeeiros da estrada (Fig. 9). A árvores e os candeeiros da estrada estão em repouso uns em relação aos outros, mas ambos estão em movimento relativamente ao comboio (Fig. 9). O referencial é o corpo que tomamos para referência no estudo dos movimentos. A trajectória é a linha que une as posições ocupadas por um corpo quando ele se move. Há trajectórias curvilíneas (movimento curvilíneo, Fig. 10) e rectilíneas (movimento rectilíneo).

Fig. 9 – Referenciais Fig. 10 – Trajectória Curvilínea (circular)

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Deslocamento e Distância Percorrida

Normalmente, no nosso dia-a-dia quando queremos ir de um local para outro, a pé, de carro, ou por outro meio de transporte, podemos escolher trajectórias diferentes. A distância percorrida poderá ser maior ou menor dependendo da trajectória escolhida. O deslocamento efectuado é o mesmo, qualquer que seja a trajectória escolhida (Fig. 11).

Fig. 11 – Deslocamento

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Rapidez Média e Velocidade

Ao contrário da rapidez média, que é uma grandeza escalar, pois basta um número para a caracterizar, a velocidade é uma grandeza vectorial representada por um vector, e tem módulo, direcção e sentido (Fig.12).

Fig. 12 – Rapidez média e velocidade

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Movimento Rectilíneo Uniforme – Posição e Velocidade

O movimento de um corpo diz-se uniforme quando o valor da velocidade se mantêm constante, isto é, quando a distância percorrida é directamente proporcional ao tempo gasto para a percorrer (Fig.13).

Fig. 13 – Gráfico Posição-Tempo e Gráfico Velocidade-Tempo

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Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Acelerado

No nosso dia-a-dia, sempre que estamos em movimento, o valor da velocidade varia constantemente. Quando o valor da velocidade aumenta sempre da mesma forma e se percorrem distâncias cada vez maiores em intervalos de tempo iguais diz-se que o movimento é uniformemente acelerado (Fig.14).

Fig. 14 – Movimento Uniformemente Acelerado

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Estudo da Velocidade no Movimento Uniformemente Retardado

No nosso dia-a-dia, quando estamos em movimento, quase sempre o valor da velocidade varia. Quando o valor da velocidade diminui sempre da mesma forma e se percorrem distâncias cada vez menores em intervalos de tempo iguais diz-se que o movimento é uniformemente retardado (Fig.15).

Fig. 15 – Movimento Uniformemente Retardado

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Factores que Afectam a Distância de Segurança

Quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo, trava, tentando parar antes de o atingir. A distância total que o veículo percorre após o condutor se aperceber do obstáculo chama-se distância de segurança rodoviária (Fig.16). Se a distância do veículo ao obstáculo for maior que a distância de segurança, o veículo parará sem chocar. Se a distância for menor, ocorrerá um acidente.

Fig. 16 – Marcas de Segurança

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Movimentos e Aceleração

Através da aceleração média caracteriza-se o modo como a velocidade varia. A aceleração média é uma grandeza física vectorial, pois tem um valor, uma direcção e um sentido (Fig. 17).

Fig. 17 – Gráfico Aceleração-Tempo

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Lei da Inércia

Por si próprio, nenhum corpo é capaz de variar a sua velocidade, seja em valor, seja em direcção ou em sentido. Isto é, não é capaz de alterar o seu estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme. Para que esta alteração ocorra é necessária a actuação de uma força (Fig. 18). Menor massa – menor resistência à alteração do estado de repouso – menor inércia. Maior massa – maior resistência à alteração do estado de repouso – maior inércia. A inércia é uma medida da resistência que qualquer corpo oferece à alteração da sua velocidade.

Fig. 18 – Lei da Inércia14

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Fig. 20 – Movimento

Com a travagem do carro os ocupantes tendem a manter a velocidade que traziam. Podem, por isso, continuar o seu movimento sendo projectados para fora (Fig.19). O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula – a bola mantém o seu movimento (Fig.20). A aplicação de uma força faz com que a resultante das forças deixe de ser nula. A bola aumenta a sua velocidade e entra em movimento (Fig.21). O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula – a bola mantém-se em repouso (Fig.22). Quando a resultante das forças que actuam sobre um corpo for nula, o corpo estará em equilíbrio. O peso é equilibrado pela força normal – a força resultante é nula –, pelo que a pessoa se mantém em repouso.

Fig. 19 – Lei da InérciaFig. 21 – Aplicação de Forças

Fig. 22 - Repouso 15

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Aplicação da Segunda Lei de Newton

A força resultante e a aceleração estão relacionadas com a variação de velocidade. Isaac Newton relacionou-as ao propor a Segunda Lei de Newton, ou Lei Fundamental da Dinâmica. De acordo com esta Lei, a força resultante que actua sobre um corpo é directamente proporcional à aceleração que ele adquire (Fig. 23).

Fig. 23 – Segunda Lei de Newton

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Par Acção-Reacção

De acordo com a Terceira Lei de Newton, se um corpo exerce uma força sobre outro, este reage e exerce sobre o primeiro uma força de igual intensidade e direcção, mas sentido oposto. Isto significa que as forças actuam sempre aos pares: os pares acção-reacção (Fig. 24).

Fig. 24 – Par Acção-Recção

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Força de Colisão

Quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo e não consegue parar antes de o atingir, ocorre uma colisão. O veículo ao colidir com o obstáculo exerce uma força sobre este, cujo efeito é visível pelos danos causados no obstáculo. Durante a colisão, também o obstáculo exerce no veículo uma força que designamos por força de colisão.

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Força de Atrito

Um corpo em movimento, desde que não seja no vazio, está sempre sujeito a forças de atrito, que se opõem ao movimento. Estas forças surgem na superfície de contacto entre o corpo que se move e aquele em relação ao qual se está a mover, existindo quer o movimento ocorra sobre uma superfície sólida, num líquido ou no ar. O atrito retarda a velocidade do corpo.

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Efeito Rotativo de uma Força

A aplicação de forças nos corpos pode produzir movimento de rotação. O efeito rotativo de uma força pode ser medido pelo momento da força (Fig. 25). A força tem efeito de rotação maior se a linha de acção da força for perpendicular ao eixo de rotação (Fig. 26). A força tem efeito de rotação maior se aplicarmos a força mais longe do eixo de rotação (Fig. 27).

Fig. 25 – Rotação da Terra

Fig. 26 – Força Perpendicular

Fig. 27 – Eixo de Rotação

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Impulsão

A impulsão é uma força exercida sobre o corpo pelo fluido onde ele se encontra parcial ou totalmente imerso. Tem direcção vertical, sentido de baixo para cima e valor igual ao do peso do volume de fluido deslocado (Fig. 28 e 29).

Fig. 28 – Impulsão na água Fig. 29 – Impulsão no azeite

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