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Física_química
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EFEITOS DAS FORÇAS
As forças detectam-se pelos seus efeitos:•Deformação de um corpo•Modificação do seu estado de movimento ou de repouso•Variação da velocidade (a que corresponde uma determinada aceleração).
Estudaremos apenas os efeitos relacionados com o estado de repouso e o estado de movimento.A seguir apresenta-se um estudo do efeito de um íman sobre outro íman colocado num carrinho:
A força favorece o movimento (força e velocidade têm a mesma direção e o mesmo sentido)
MOVIMENTO DO CARRO
Sentido da força aplicada neste iman
sentido da força aplicada no iman
Sentido do movimento do carro
A força contraria o movimento (força e velocidade têm a mesma direção mas sentidos opostos)
A força altera a direção do movimento (força e velocidade têm direções diferentes)
sentido da força aplicada no iman
sentido da velocidade
Da ação da força eletromagnética sobre o carrinho resultou:
Alteração do estado de repouso (altera o módulo da velocidade)sem alterar a direção do movimento.
Aumenta o módulo da velocidade se a força tiver a direção e o sentido desta
Diminui o módulo da velocidade se a força e a velocidade tiverem a mesma direção e sentidos opostos
Alteração do módulo da velocidade e da direção do movimento (era retilíneo e passa a curvilíneo)se a força aplicada não tiver a mesma direção que a velocidade
Neste caso pode decompor-se a força nas suas componentes:
Ft- componente tangente à direção da velocidade que contribui para a variação do módulo da velocidade.
Fn - componente perpendicular à direção da velocidade que altera a direção da velocidade.
O módulo da força é dado por:F =
Um caso particular é o de uma força com uma direcção perpendicular à direcção da velocidade. O módulo da velocidade não se altera, pois a componente em x é nula, só varia a direcção.Ex: movimento da Lua ou dos satélites à volta da Terra.
ACELERAÇÃO
Um dos principais efeitos da aplicação de uma força é então a variação da velocidade.A grandeza vectorial que mede a variação de velocidade num intervalo de tempo é a aceleração média que tem a direcção e o sentido da variação da velocidade.
Aceleração Média
Unidade S.I. m s-2
No caso de um corpo se deslocar com movimento rectilíneo, a aceleração média é tangencial e fica caracterizada pelo valor algébrico (aceleração média escalar) obtido a partir da variação da velocidade escalar
ACELERAÇÃO INSTÂNTANEA
A aceleração instantânea define-se como sendo a aceleração num intervalo de tempo tão pequeno (infinitesimal) que se pode considerar próximo de zero.Num movimento a uma dimensão em que a aceleração é constante verifica-se:
A representação gráfica da velocidade em função do tempo é uma função linear do tipo y = b + mx.Aceleração instantânea = aceleração média em qualquer intervalo de tempo.
V
at
V0
0 t
Uma vez que: v = v – v0 t0 = 0 s
substituindo na expressão da aceleração, vem:
v = v0 + atEquação da velocidade ou lei da velocidade
Permite calcular :
a velocidade de um corpo em qualquer instante.
Comparando esta expressão
com a expressão da função
linear
y = b + mx
conclui-se:
O declive do segmento de
recta do gráfico velocidade-
tempo é a aceleração a m.
A ordenada na origem b v0
(velocidade inicial).
Nota: a aceleração pode ter:
Valores positivos (declive positivo)
corresponde ao exemplo anterior em que a
velocidade aumenta.
Valores negativos (declive negativo)
corresponde a uma diminuição da velocidade.
Valor nulo (declive zero) quando a velocidade é
constante.
Tínhamos já visto que o
deslocamento (x) é
dado numericamente pela
área delimitada pelo
gráfico v = v(t)
Substituindo na expressão v = v0 +
at e x = x – x0 a expressão
transforma-se em:
Equação do movimento
Esta expressão permite calcular a
posição de um corpo em qualquer
instante desde que se conheça:
A sua posição
inicial (x0)
A velocidade
inicial (v0)
A aceleração
(a)
Exercício de aplicação:
Tipos de movimentosMovimento rectilíneo uniforme (m.r.u.)
Características do movimento:v = const. = v0v = 0 e a = 0Equação do movimento:x = x0 + v0t + ½ at2
x = x0 + v0t
v
t
v0
0
Gráfico velocidade-tempo
v = v0
a
t0
Gráfico aceleração-tempo
a = 0
Movimento rectilíneo uniformemente acelerado (m.u.a.)
Características do movimento:|v| aumentaOs vectores v e a têm a mesma direcção e mesmo sentido que pode ser positivo ou negativo. Equação do movimento:
x = x0 + v0t + ½ at2
v
t
v0
Gráfico velocidade-tempo
v = v0 + at com v > 0a
t
Gráfico aceleração-tempo
a > 0
v
tv0
Gráfico velocidade-tempo
a
t
Gráfico aceleração-tempo
a < 0v = v0 + at com v < 0
Movimento rectilíneo uniformemente retardado (m.u.r.)
Características do movimento:|v| diminuiOs vectores v e a têm mesma direcção mas sentidos opostos. Equação do movimento:
x = x0 + v0t + ½ at2
v
t
v0
Gráfico velocidade-tempo
v = v0 + at com v > 0a
t
Gráfico aceleração-tempo
a < 0
a
t
Gráfico aceleração-tempo
a > 0v
t
v0
Gráfico velocidade-tempo
v = v0 + at com v < 0
Exercícios:Manual pág.
66 (8 e 9), 68 (17 e 18), 69 (22)
Caderno de exercícios: pág.19 (40.1, 40.2, 40.4), (41.1,
41.2)20 (43)
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