Apostila 4º bimestre_Prof ª Sabrinna

CENTRO DE ENSINO MÉDIO ARY RIBEIRO VALADÃO FILHO APOSTILA DE FÍSICA – PROFESSORA SABRINNA

4º BIMESTRE/2011

TURMA: _________ NOME: ______________________________________________________

TURMAS 101 até 113

FÍSICA 4º BIMESTRE

ORIENTAÇÕES

• Somente será recebida a lista de exercício na aula marcada ou, caso tenha faltado, na aula seguinte;

• Não encaderne esta apostila junto com outras apostilas de outras disciplinas; • Anote seu nome e sua turma em TODAS as páginas, par a evitar problemas . • Enumere as páginas . • Sempre TRAGA O LIVRO para as aulas . A apostila não substitui o livro.

Conteúdo programático � Quantidade de movimento � Conservação da quantidade de movimento � Impulso � Teorema do Impulso � Colisões � Equilíbrio estático � Equilíbrio dinâmico � Polias ou roldanas � Transmissão de movimento circular � Hidrostática � Densidade � Empuxo � Pressão � Princípio de Pascal

CEM ARYZINHO PROFª SABRINNA


4º BIMESTRE/2011

TURMA: _________ NOME: ______________________________________________________

AULA 1 – QUANTIDADE DE MOVIMENTO – DATA: ___/___/_ ____ (Pg. 122 – livro didático)

QUESTIONÁRIO INICIAL

1. Como a polícia técnica consegue reconstituir com precisão o que aconteceu no choque de dois

carros em um cruzamento, por exemplo? 2. Qual a relação entre a física e o jogo de sinuca? 3. O que é quantidade de movimento? 4. O que fez com que os cientistas do século XVII iniciassem seus estudos sobre a quantidade de

movimento? 5. Quem foi o cientista que conseguiu resolver o impasse sobre a quantidade de movimento? 6. Em que momento a ideia deste cientista não era válida e por quê? 7. O que Isaac Newton propôs e qual é a equação que utilizamos hoje em dia? 8. O que significa dizer que houve conservação da quantidade de movimento?

QUANTIDADE DE MOVIMENTO

� René Descartes, filósofo do século XVII, foi quem primeiro a empregou. Segundo ele, Deus teria

criado no Universo uma quantidade certa de repouso e movimento que permaneceriam eternamente imutáveis. Embora a Física atual não utilize idéias religiosas, a noção de conservação dos movimentos presente na concepção de Descartes ainda permanece válida. Ou seja, se um corpo perde seu movimento, um outro corpo deve receber esse movimento, de modo que a quantidade de movimento total se mantém sempre a mesma.

� Os filósofos da Grécia Antiga já propunham a existência de uma grandeza relacionada ao movimento que se conservava em um sistema isolado. Foi Issac Newton, porém, quem descreveu adequadamente essa grandeza: é a quantidade de movimento.

� Quantidade de movimento ou momento linear de um corpo é uma grandeza diretamente proporcional à velocidade do corpo e à sua massa, ou seja, quanto maior a velocidade com que o objeto se desloca ou quanto maior sua massa, maior será sua quantidade de movimento.

Exemplos: 1 - Calcule a quantidade de movimento de uma bola de massa 3 kg que possui velocidade de 5 m/s. 2 – Uma bola de massa 500 g possui, num certo instante, velocidade horizontal, sentido da esquerda para a direita e intensidade de 20 m/s. Dê as características (direção, sentido e intensidade) da quantidade de movimento da bola nesse instante.

Exercícios do livro – pg. 128: Nº 01, 02 e 03.


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AULA 2 – CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO / I MPULSO – DATA: ___/___/______

CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO (p. 126)

Leia o livro na página 125 e explique de que maneira podemos aplicar a conservação da quantidade de movimento:

a) no caso de um canhão; b) no caso de uma patinadora; c) no caso de um garoto sobre um carrinhos; d) no caso de um homem sobre um barco; e) no caso de um foguete.

LEI DA CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO: Em um sistema isolado de forças externas, a quantidade de movimento total se conserva.

Quando um sistema de forças é considerado isolado: a) quando não atuam forças externas; b) quando atuam forças internas, mas estas se anulam.

(Ver p. 124 - livro)

Exemplos das páginas: 126 e 127 (discutir em sala).


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CONTINUAÇÃO DA AULA 2 – IMPULSO (p. 130)

� Se a quantidade de movimento varia é porque ou sua massa ou sua velocidade ou ambas estão variando. Se a massa se mantém constante enquanto a quantidade de movimento varia, é porque a velocidade está variando e existe uma aceleração.

� O que produz uma aceleração? Uma força. � Quanto maior for a força exercida sobre um objeto, maior será a variação da velocidade e, portanto,

maior será a variação da quantidade de movimento.

Impulso é a grandeza física que relaciona a força que atua sobre um corpo e o intervalo de tempo que ela atua sobre o mesmo. Imagine a situação ilustrada ao lado,onde se tem a atuação de uma força constante durante um determinado intervalo de tempo, ∆t = tf – ti, sobre um bloco de massa m. O produto dessa força constante pelo intervalo de tempo de aplicação da mesma é chamado de Impulso , e é representado pela letra I. O impulso é uma grandeza vetorial, possui módulo, direção e sentido. Em módulo, a equação que determina o impulso pode ser escrita da seguinte forma:

I = F. ∆t [N.s] Exemplo : Que impulso será transmitido a um kart quando uma força média de 10 N for exercida sobre ele durante 2,5 s? E se a mesma força for exercida sobre o mesmo kart pelo dobro do tempo?

TEOREMA DO IMPULSO

A quantidade de movimento se altera? De que maneira ? Sim. Quando a raquete de um tenista rebate a bola ou quando um goleiro espalma a bola para fora, observam-se exemplos de alteração da quantidade de movimento de um corpo. Para alterá-la é necessário aplicar uma força; no entanto, nessas situações, fica evidente que a ação da força no corpo teve uma curta duração. Enfim, o que muda a quantidade de movimento é o impulso .

O impulso da força resultante é correspondente à variação da quantidade de movimento.

Exemplo: (Unicamp-SP) Uma metralhadora dispara balas de massa m = 80 g com velocidade de 500 m/s. O tempo de duração de um disparo é igual a 0,01 s.

a) Calcule a aceleração média que uma bala adquire durante um disparo. b) Calcule o impulso médio exercido sobre uma bala.

Ver exemplos: pg. 131

EXERCÍCIOS: (PG. 128/129 �� 6, 7, 8 e 9) // (PG. 132/133 �� 15, 16, 17, 18 e 20)


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AULA 4 - CHOQUES MECÃNICOS OU COLISÕES – DATA: ___ /___/______ (Não há no livro didático)

Nas colisões ou choques mecânicos entre os corpos, há sempre uma fase de deformação e uma fase de restituição (que pode ou não acontecer). Os choques mecânicos podem ser classificados em:

� Choque perfeitamente elástico – quando a restituição ocorre fazendo reaparecer toda energia cinética inicial na forma de energia cinética final.

ENERGIA CINÉTICA ANTES = ENERGIA CINÉTICA DEPOIS

� Choque parcialmente elástico – no qual ocorre a restituição com perda parcial de energia cinética. ENERGIA CINÉTICA ANTES > ENERGIA CINÉTICA DEPOIS

� Choque perfeitamente inelástico (ou anelástico ) – quando não ocorre a restituição após a deformação, de modo que os corpos permanecem juntos após a colisão. A energia cinética sofre grande redução devido à dissipações.

ENERGIA CINÉTICA ANTES >>> ENERGIA CINÉTICA DEPOIS

Coeficiente de restituição

Nos choques mecânicos unidimensionais ou frontais, define-se uma grandeza adimensional que permite identificar o tipo de choque quanto à conservação ou não da energia cinética. Essa grandeza é denominada coeficiente de restituição (e) , sendo definida pela razão abaixo:

e = velocidade relativa de afastamento = Vb’ – Va’ velocidade relativa de aproximação Va - Vb

Se e = 1, o choque é perfeitamente elástico. Se 0 < e < 1, o choque é parcialmente elástico. Se e = 0, o choque é inelástico.


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COLISÕES OU CHOQUES MECÂNICOS FRONTAIS

PERFEITAMENTE ELÁSTICO PARCIALMENTE ELÁSTICO PERFEITAMENTE INELÁSTICO

Descrição Os objetos colidem e depois

se separam

Os objetos colidem e

depois se separam

Os objetos colidem e depois

não se separam

Coeficiente de restituição e = 1 0 < e < 1 e = 0

Energia Cinética Eci = Ecf Eci > Ecf Eci >>> Ecf

Qi = Qf

Exercícios: 1 – Um vagão de 10 toneladas está em repouso quando é agregado a outro de 15 toneladas a 36 km/h. qual é a velocidade dos vagões imediatamente após a colisão, sabendo-se que permanecem unidos? Prove que é o choque é perfeitamente inelástico pelo coeficiente de restituição e pela energia. (p.276) 2 – (Unifor-CE) Duas partículas, de massas m1 = 100g e m2 = 200 g, movem-se sobre uma mesma reta, em sentidos opostos, com velocidades escalares de módulos v1 = 5 m/s e v2 = 3 m/s, respectivamente, indo uma de encontro a outra. Nessas condições, o módulo da quantidade de movimento do sistema constituído de duas partículas imediatamente após a colisão, em kg . m/s, é: 3 – (Unifor-CE) Duas esferas A e B, de massas ma = 2 kg e mb = 3 kg e velocidades escalares va = 4 m/s e vb = 2 m/s, respectivamente, movem-se sobre uma mesma trajetória retilínea em sentidos opostos e realizam um choque central e perfeitamente elástico. Nessas condições, o módulo da velocidade relativa de afastamento das duas esferas imediatamente após a colisão, em m/s, vale: 4 – (UFRJ-MG) Um asteroide aproxima-se perigosamente da Terra ameaçando destruí-la. Sua massa é de 10 toneladas e sua velocidade de aproximação, em relação à Terra, é de 100 km/h. Super-Homem é, então, convocado para salvar o planeta. Sendo sua massa de 50 kg, qual a velocidade, em relação à Terra, com que ele deve atingir frontalmente o asteroide para que os dois fiquem parados, em relação à Terra, após a colisão? Despreze a atração gravitacional da Terra. OUTROS... 1 - (PUC-PR) Dois patinadores, um de massa 100 kg e outro de massa 80 kg estão de mãos dadas em repouso sobre uma pista de gelo, onde o atrito é desprezível. Eles empurram-se mutuamente e deslizam na mesma direção, porém em sentidos contrários. O patinador de 100 kg adquire uma velocidade de 4 m/s. A velocidade relativa ao outro é, em módulo, de: 2 – No choque mecânico entre dois corpos, acontece sempre:

a) Conservação da energia mecânica; b) Conservação da quantidade de movimento; c) Separação dos corpos após o choque; d) Inversão de velocidade após o choque; e) Repouso de um dos corpos após o choque.


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AULA 6 – EQUILÍBRIO ESTÁTICO – DATA: ___/___/______ (pg. 134/138 – livro didático)

CENTRO DE GRAVIDADE e CENTRO DE MASSA

1 - O que é centro de gravidade (CG)? Explique o funcionamento do brinquedo joão-teimoso. 2 - De quais maneiras podemos identificar o ponto de gravidade dos corpos? 3 – O que é o centro de massa (CM)? 4 – Quando é que o centro de massa coincide com o centro de gravidade? 5 – Explique por que a trajetória do centro de massa de um atleta que salta de um trampolim.

EQUILÍBRIO DE CORPOS APOIADOS

1 – O que significa dizer que um objeto está em equilíbrio? 2 – Analisando o exemplo do bloco da figura 5.26 da página 137, explique, o que acontece com o CG que faz com que o bloco tombe na terceira etapa. 3 – Quais são os tipos de equilíbrios? Explique cada um deles.

Exercícios 26, 27 e 28.

AULA 7 – MOMENTO DE UMA FORÇA (TORQUE) – DATA: ___/ ___/______

(Não há no livro didático)

O momento de uma força é a grandeza que indica a ca pacidade da força de fazer girar um corpo. Quanto maior o valor do momento, em módulo, maior o efeito de girar o corpo.

T = F . d [N. m]

Traduz-se por meio da aplicação de uma força F a certa distância do eixo de rotação do objeto. A distância d é sempre medida perpendicularmente à reta suporte da força F. Por exemplo: abrir uma porta; girar uma chave de boca .

Exemplo 1 – Determine os momentos escalares das forças F1 = 5 N; F2 = 5 N e F3 = 10 N, em relação ao polo P (parafuso). Sabe-se que a distância de F1 até P é de 0,10m e de F2 até P é de 0,14 m, conforme a figura abaixo.

Sentido horário – Torque negativo // Sentido anti-h orário – Torque positivo.

MOMENTO ANGULAR (pg. 139)

Leia o texto do livro e responda: a) Por que aumenta a velocidade da patinadora quando ela fecha os braços? b) Qual é o nome da grandeza que leva em conta a distribuição da massa de um corpo? c) O que essa grandeza mede? d) Explique o que é, cite a equação e a unidade de medida do Momento Angular. e) O que é capaz de provocar um torque ou momento em relação ao eixo de rotação? f) Qual é o princípio de conservação do momento angular? g) Quando é que o momento angular não se conserva?

Exercícios pg. 143 – nº 29, 30 e 31. // Exercícios pg. 330 – nº 3 e 4.


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AULA 9 – ALAVANCAS – DATA: ___/___/______ (pg. 201/209 – livro didático)

� A alavanca é uma máquina simples. É uma máquina porque é capaz de multiplicar a força e é simples porque é composta de dois elementos: uma barra rígida e um ponto de apoio, onde se sustenta a barra.

� Uma alavanca é um elemento rígido e comprido que gira ao redor de um eixo que se encontra situado em um ponto da alavanca, denominado ponto de apoio. Esse ponto pode estar localizado em qualquer região da alavanca.

� Para determinar o valor da força transmitida em uma alavanca, é necessário conhecer a força exercida sobre ela e suas características geométricas.

� Duas condições devem ser impostas para o equilíbrio da alavanca: equilíbrio de rotação e equilíbrio de translação.

TIPOS DE ALAVANCAS

Segundo a posição relativa da força aplicada ou força potente(F), da força de resistência (R) e do ponto de apoio (A), as alavancas são classificadas em três tipos:

Além das alavancas do corpo humano... (pg. 205)

EXERCÍCIOS (Pg. 207/209) – 01, 02, 03, 05, 09 e 11.

***

AULA 11 – POLIA OU ROLDANAS – DATA: ___/___/______ (pg. 210/215 – livro didático)

Pode-se levantar uma carga jogando-a para cima, porém fazer isso pode ser incômodo e perigoso e limita a altura de elevação. As polias são usadas para realizar a tarefa mais comodamente. A polia é uma roda com uma fenda em sua periferia pela qual se introduz uma corda ou uma correia. As polias podem ser fixas ou móveis .

a) Como se comportam as forças no caso da polia fixa? A polia fixa é semelhante a qual tipo de alavanca?

b) Qual é e por que é que a vantagem mecânica da polia fixa é igual a 1? c) Como se comportam as forças no caso da polia móvel? A polia móvel é semelhante a qual tipo de

alavanca? d) De acordo com o livro, as polias podem ser associadas de duas formas, quais são elas?

Equações e definições:

EXERCÍCIOS: pg. 214 – nº 16 até 21.


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AULA 12 – TRANSMISSÃO DE MOVIMENTO CIRCULAR (ENGREN AGENS) – DATA: ___/___/______ (pg. 217/220 – livro didático)

Quando se aciona o motor de um automóvel, para que este se mova, é necessário comunicar o movimento do motor às rodas. Isso é possível por causa dos mecanismos de transmissão: engrenagens, correias e correntes e catracas, dentre outros. Transmissão por engrenagens – As engrenagens são rodas com dentes em todo perímetro e encaixam umas nas outras. Transmissão por correia – A correia transmite o movimento de uma polia para outra. Transmissão por corrente e catraca – os elos de uma corrente se encaixam nos dentes de uma roda. Se duas engrenagens estão acopladas, então suas vel ocidades devem ser igualadas. (Figura 8.31)

Va = Vb, mas V = ω. R Logo,

ωa . Ra = ωb . Rb

a) O que é período? Qual sua unidade? b) O que é frequência? Qual sua unidade? c) O que é período? Qual sua unidade?

Se duas engrenagens estão acopladas, então suas fre quências devem ser equiparadas. (Figura 8.31)

ωa . Ra = ωb . Rb ω = 2 . π . f

Logo, fa . Ra = fb . Rb

Leia o trecho – As marchas da bicicleta e responda:

a) Quando uma bicicleta pode ser considerada de 18 marchas? b) Explique o que ocorre quando utiliza-se a marcha de maior velocidade e a marcha de menor

velocidade. c) O que são os passadores e para quê servem?

Exemplos da página 219 – resolver em sala. Exercícios da página 220/221 – resolver em sala.


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AULA 13 – HIDROSTÁTICA – DATA: ___/___/______ (pg. 95/100 – livro didático)

HIDROSTÁTICA - Contexto histórico

a) Qual é a relação entre a hidrostática e Arquimedes (287 a.C. a 212 a. C.)? b) Como ele realizou a famosa experiência?

DENSIDADE

a) O que é densidade? Cite sua equação e unidade de medida. b) Em que situação utiliza-se o termo ‘massa específica’?

RESOLUÇÃO DO EXEMPLO DA PÁGINA 96 + EXERCÍCIOS: 1, 3, 4 e 5. EMPUXO

a) Qual é o princípio de Arquimedes? b) O que é o empuxo? c) RELAÇÃO ENTRE EMPUXO E DENSIDADE (explicação da professora)

RESOLUÇÃO DO EXEMPLO DA PÁGINA 99 + EXERCÍCIOS: 8 e 9. PESO APARENTE

a) O que significa dizer ‘peso aparente’? b) O peso aparente relaciona dois conceitos básicos: quais são eles?

RESOLUÇÃO DO EXEMPLO DA PÁGINA 100 + EXERCÍCIOS: 14, 17 e 18.

AULA 14 – FLUTUAÇÃO, DENSIDADE, EMPUXO DO AR – DATA : ___/___/______ (pg. 101/106 – livro didático)

FLUTUAÇÃO DOS CORPOS

a) Em que situação ocorre a flutuação dos corpos? b) Exemplo da página 101.

FLUTUAÇÃO E DENSIDADE

a) Qual é a relação entre o fato de um corpo flutuar e a densidade do líquido? b) Exemplo da página 103.

EMPUXO DO AR

a) De que maneira podemos alterar o entendimento do empuxo em um líquido para o empuxo do ar? b) Por que o empuxo no ar é menor do que na água? c) Em que situações o empuxo do ar pode ser comparável ao peso? d) Como é a ação do empuxo no funcionamento dos balões? Explique.

RESOLVER EXERCÍCIOS: pg. 104 – 21, 22, 23, 24, 29. Experimentos? � pg. 98, pg. 100, pg. 105.


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AULAS 16 e 17 – PRESSÃO – DATA: ___/___/______

(pg. 108/115 – livro didático) PRESSÃO

a) O que é pressão, em física? b) Qual sua equação e unidades de medida? c) Exemplo pg. 109 d) Exercícios pg. 109: 38, 39, 40 e 41.

PRESSÃO EM UM LÍQUIDO EM EQUILÍBRIO

a) Por que sentimos dor nos ouvidos quando mergulhamos a partir de certa profundidade? b) O que diz o Teorema de Stevin? O que se pode concluir a partir dele? c) Exemplo pg. 110 d) Exercícios pg. 111: 46.

PRESSÃO ATMOSFÉRICA

a) O que é pressão atmosférica? b) O que é necessário para caracterizarmos a pressão, sabendo que é uma grandeza escalar? c) Quem foi Evangelista Torricelli? Que experiência ele fez e qual a importância dela para o estudo da

pressão atmosférica? PRESSÃO TOTAL NO INTERIOR DE UM LÍQUIDO EM EQUILÍBR IO

a) O que é necessário para calcular a pressão total exercida em um ponto no interior de um líquido em equilíbrio?

b) Quais são as unidades de pressão? Descreva cada uma delas. c) Exemplo pg. 113 d) Exercícios pg. 114: 53 – 54 – 55. e) Exercícios pg. 115: 56, 58, 59, 60, 61.

AULA 19 – EMPUXO E PRESSÃO; PRINCÍPIO DE PASCAL – D ATA: ___/___/______

(pg. 117/119 – livro didático) EMPUXO E PRESSÃO

a) Como podemos relacionar o empuxo à pressão? PRINCÍPIO DE PASCAL

a) O que é o princípio de pascal? b) Qual é o enunciado do princípio de pascal? c) Explique o funcionamento da prensa hidráulica. d) Exemplo pg. 118 e) Exercícios pg. 119: 64 até 67.


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TEXTO 1 - Ciência nas pedaladas Conheça a ciência por trás dos movimentos da bicicleta

Revista Ciência Hoje das Crianças nº 100, ano 2000.

Não é fácil ser o menor da turma e ter de andar de velocípede quando a galera toda já consegue se equilibrar nas duas rodas da bicicleta. Você talvez não saiba o que é isso pelo fato de ter sido sempre "compriiido" (como diria aquela tia que te acha o máximo). Mas quem foi eleito mascote da turma por ser o menor de todos entende bem o que eu estou falando. Passar do velocípede à bicicleta é um marco na vida de qualquer baixinho. Aliás, a melhor palavra não é marco, mas, sim, marcas. É isso mesmo. Ir se esticando todo para fazer o pé alcançar o pedal e tentar se equilibrar pode resultar em tombos que deixam marcas históricas nos joelhos, nos cotovelos, na testa...

Para falar a verdade, não importa se você é grande ou pequeno. Qualquer um de nós, ao aprender a andar de bicicleta - seja buscando equilíbrio com as pedaladas, percebendo a hora certa de frear ou, para quem já foi mais longe, pegando a prática de que marcha usar -, sem querer usou muita ciência.

A ciência envolvida no funcionamento da bicicleta é a física, ou melhor, a mecânica - que é a parte da física que estuda os movimentos dos objetos e as forças que provocam esses movimentos. Se estas primeiras linhas estão lhe causando a sensação de que não vai ser nada fácil entender a ciência das pedaladas, não se assuste. É possível ficar por dentro de como a bicicleta funciona usando a lembrança de fatos que observamos no dia-a-dia.

Por exemplo: por que algumas crianças demoram mais do que outras para aprender a andar de bicicleta? Em parte porque, com medo de cair, elas insistem em andar muito devagar e, aí, vão tombando para um lado e para o outro. Se você sabe andar de bicicleta, já deve ter percebido que, em linha reta, quanto mais veloz estiver, mais difícil será cair. Por quê?

Um bom caminho para entender essa questão do equilíbrio pode ser recordar do velocípede e perguntar por que é mais fácil se equilibrar nele do que na bicicleta. Essa é fácil! O velocípede possui três rodas: uma na frente e duas atrás. Isso faz com que ele seja mais estável do que a bicicleta, ou seja, mais difícil de tombar. É possível até ficarmos sentados parados no velocípede com os pés no pedal que ele não vai tombar. Ficar assim na bicicleta certamente resultaria em um tombo.

Equilibrar-se para andar de bicicleta requer algum treino e, como vamos descobrindo na prática, é ganhando velocidade que a gente pára de bambear e consegue andar legal. Sim, eu sei que você já está ansioso para saber o que a velocidade tem a ver com equilíbrio. Só mais um exemplo e você vai entender. Você já deve ter brincado, ou visto alguém brincar, de empurrar um aro com arame sem deixá-lo tombar.


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O arame é usado para se fazer um gancho e prender na extremidade de uma haste de madeira. Este gancho encaixa-se no aro que, quando empurrado, vai girando. Quem já brincou sabe que quanto mais veloz o aro se move, mais estável ele fica, ou seja, é mais difícil de ele tombar. Se você tentar tombá-lo de lado, parece que existe uma força firmando o aro em pé.

No caso da bailarina e do pião, a 'conservação do momento angular' tende a manter o eixo de rotação como estava, na vertical. No caso da bicicleta, o eixo de rotação tende a manter-se na horizontal (ilustração: Cláudio Roberto). O mesmo acontece com a bailarina que gira em um pé só. Para manter-se em equilíbrio, ela tenta girar na maior velocidade possível. Com o pião é a mesma coisa: se o cordão é puxado rapidamente, ele põe-se a girar bem veloz e não tomba com facilidade. Mas, à medida que a velocidade vai sendo reduzida por causa do atrito com o ar e com o chão, o pião e a bailarina começam a bambear. O segredo, portanto, do equilíbrio na rotação de um corpo - seja ele uma bailarina, um pião ou uma roda

de bicicleta - está em manter altas velocidades. Os cientistas chamam essa tendência de um corpo conservar o seu equilíbrio nas rotações de 'conservação do momento angular'. Esta tendência dificulta a modificação da direção do eixo de rotação. Assim, quando pedalamos em grandes velocidades, há uma tendência cada vez maior de a bicicleta manter o seu movimento sem tombar, que nos ajuda a manter o equilíbrio, dificultando a queda. Mas, quando alguém está aprendendo a andar de bicicleta e se move devagar, cai com mais facilidade.

TEXTO 2 - Bicicleta x Velocípede Descubra porque a bicicleta é mais veloz que o velocípede

Passar do velocípede à bicicleta significa ganhar velocidade. Por quê? Ora, quem já experimentou sabe que para andar ligeiro num velocípede é preciso pedalar muito e bem rapidamente. Na bicicleta, porém, pedaladas medianas podem nos levar a atingir grandes velocidades. Mas como se aumenta a velocidade na bicicleta?

Uma primeira solução seria colocando grandes pneus, pois, quanto maior o pneu, mais longe conseguimos ir com uma só pedalada. Mas essa não seria uma boa idéia porque - embora se consiga andar mais depressa com pneus grandes -, quanto maior o pneu, maior será a nossa dificuldade de subir até o banco e fazer nossos pés chegarem aos pedais.


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Pedais + coroa + catacra + corrente = transmissão (ilustração: Cláudio Roberto).

Visto que só aumentar o tamanho dos pneus não seria uma boa solução, chegamos à necessidade da transmissão. Ela permite que a bicicleta atinja maiores velocidades sem ter de aumentar o tamanho dos pneus. Certo. Só faltou dizer o que é transmissão, né? Simples! É o conjunto formado pelos pedais, coroa, catraca e corrente. Observe no desenho que a coroa da bicicleta é maior que a catraca. Como o pedal fica preso na coroa, quando ele dá uma volta completa, a coroa faz o mesmo. Mas... numa pedalada completa, a catraca dá algumas voltas a mais por ser menor que a coroa. Isso faz com que os pneus também girem mais rápido que a coroa, aumentando a velocidade da bicicleta. O mesmo não acontece no velocípede, porque seus pedais estão presos diretamente na roda dianteira. Neste caso, quando o pedal dá uma volta completa, as rodas também dão uma só volta, não havendo um aumento da rotação dos pneus.

Acelerando com as marchas

Como vimos, é a engrenagem, ou transmissão da bicicleta, que permite atingirmos uma grande velocidade com um menor número de pedaladas. Mas sabia que é possível aumentar ainda mais a velocidade de uma bicicleta? Basta usar várias coroas e catracas, como nas bicicletas de marchas.

Preste atenção numa bicicleta desse tipo e repare que, usando algumas marchas, o ciclista consegue correr mais. Com outras, corre menos. Observe também que, quando a bicicleta está numa marcha de maior

velocidade, o esforço que se faz para mover os pedais é maior. Por outro lado, quando ela está numa marcha de menor velocidade, o esforço que se faz para mover os pedais é menor. Mais uma vez a pergunta: por quê?

Cada coroa pode ser ligada a uma das cinco catracas, de forma que existem 10 combinações entre as duas coroas e as

cinco catracas. Então, trata-se de uma bicicleta de 10 marchas (Ilustração: Claudio Roberto).

Antes de responder, é preciso explicar como funciona um sistema de marchas de bicicleta. A figura ao lado mostra um sistema com duas coroas e cinco catracas.


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Quando a coroa maior está ligada pela corrente à menor catraca, uma volta completa dos pedais resulta num maior número de voltas das catracas, fazendo a bicicleta mover-se com maior velocidade. Por outro lado, nesta combinação, o esforço para andarmos com a bicicleta tem de ser maior, uma vez que, para uma volta completa dos pedais, os pneus da bicicleta dão várias voltas a mais. Assim, somos obrigados a fazer uma força que seja suficiente para nos mover com uma maior velocidade.

Já, quando a menor coroa está ligada à maior catraca, uma volta completa dos pedais resulta num número menor de voltas dos pneus. Isso faz com que a bicicleta ande em menor velocidade. Porém, o esforço necessário para fazê-la se deslocar é menor.

Agora, uma pergunta: se você fosse subir uma ladeira, colocaria uma combinação da menor coroa com a maior catraca ou uma combinação da maior coroa com a menor catraca? Bem, se o que você pretende é elevar um peso fazendo menos esforço, o ideal é a combinação entre a maior catraca com a menor coroa. A bicicleta subirá lentamente, pois será preciso dar várias voltas nos pedais, mas sem tanto esforço quanto seria necessário numa bicicleta sem marchas.

E se você fosse participar de uma corrida, qual combinação usaria? O caso, agora, não é diminuir o esforço, mas aumentar a velocidade. Logo, uma combinação da maior coroa com a menor catraca permitiria alcançar grandes velocidades com poucas pedaladas, embora já tenhamos visto que o esforço neste caso seria maior.

Alexandre Medeiros Francisco Nairon Monteiro Jr.

Departamento de Física e Matemática Universidade Federal Rural de Pernambuco

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