Estudo de forças e máquinas simples

1. MATÉRIA E
ENERGIA
FORÇA E MÁQUINA SIMPLES

2. OBJETOS DO
CONHECIMENTO
Força e Máquinas simples
Formas de propagação do
calor
Equilíbrio termodinâmico e
vida na Terra
História dos combustíveis e
das máquinas térmicas

3. HABILIDADES
(EF07CI17*) Reconhecer e explicar como a tecnologia da
informação e comunicação está presente na sociedade e
propor seu uso consciente em situações do cotidiano e para
o trabalho.
(EF07CI01) Discutir a aplicação, ao longo da história, das
máquinas simples e propor soluções e invenções para a
realização de tarefas mecânicas cotidianas.
Força Analisar a ação de forças em situações cotidianas.

4. FORÇA
Ao vermos um fisiculturista com músculos grandes, dizemos que ele tem muita
força, porém esse não é um uso científico do termo. Devemos entender que a
palavra "força" é utilizada de muitas maneiras diferentes no cotidiano, mas,
quando formos usá-la no sentido científico, sua definição é estruturada no mapa
conceitual abaixo.

5. VETOR
O vetor é uma flecha utilizada na representação
gráfica das forças que atuam em um corpo.
Com base nessa representação, podemos
obter algumas informações: o ângulo em que a
força atua (direção), o sentido representado
pela seta e a intensidade da força,
representada pelo comprimento
DEFINIÇÃO
Os vetores que indicam as forças F1 e F2
apontam para a mesma orientação, mas
seus comprimentos são diferentes. Isso
indica que eles têm a mesma direção, mas
apresentam intensidades (valores)
diferentes. Já os vetores F1 e F3 têm o
mesmo comprimento, o que indica que eles
apresentam a mesma intensidade.
Entretanto, as orientações de F1 e F3 são
diferentes, o que indica que as forças atuam
em direções diferentes.

6. TIPOS DE
FORÇAS
Há, ainda, algumas forças com nomes
especiais como:
Que está
relacionada à
aceleração da
gravidade;
FORÇA
PESO
Que está
relacionada com o
contato entre duas
superfícies que
tendem a deslizar
FORÇA DE
ATRITO
Que ocorre em
elásticos e molas;
FORÇA
ELÁSTICA

7. FORÇA RESULTANTE
A força resultante é o resultado da ação de todas as forças atuantes no corpo.

8. LEIS DE
NEWTON

9. MÁQUINAS SIMPLES
A roda possibilita o movimento sem que
haja muita fricção entre as duas superfícies
envolvidas, tornando-o mais fácil.
RODA
Para as Ciências, máquinas são objetos ou instrumentos que ajudam na
realização de diferentes tarefas, reduzindo, por exemplo, a força necessária
para movimentar, parar, deformar ou equilibrar um objeto.

10. MÁQUINAS SIMPLES
A alavanca torna possível a movimentação de
objetos pesados com base no conceito de
equilíbrio de forças. A força aplicada em uma
alavanca é multiplicada quando é feita em sua
extremidade, a uma grande distância do ponto
de apoio, e o objeto a ser movimentado está
próximo a esse ponto.
ALAVANCA

11. MÁQUINAS SIMPLES
O plano inclinado diminui a força
aplicada para a movimentação de
um objeto em troca do aumento da
distância percorrida. É utilizado
em estradas, rampas para
cadeirantes e, também, nas
lâminas para corte, como os
machados.
PLANO INCLINADO

12. MÁQUINAS SIMPLES
As polias são classificadas em fixa e móvel.
POLIA FIXA: inverte o sentido da aplicação
da força.
POLIA MÓVEL: cada polia móvel inserida
diminui a força aplicada pela metade,
transmitindo metade da força para o ponto de
fixação do cabo.
POLIA

13. EXERCÍCIOS
1. Marque as alternativas abaixo com (CO) quando a palavra força for
utilizada no cotidiano e com (CI) quando estiver no contexto científico.
( CO ) A união faz a força.
( CI ) Uma alavanca pode multiplicar a intensidade de uma força.
( CO ) Fazer essa atividade requer muita força de vontade.
( CO ) A polícia usou uma força desproporcional para conter a rebelião.
( CI ) A força resultante é igual à soma de todas as forças atuantes no
objeto.
( CO ) O fisiculturista é uma pessoa que tem muita força.

14. EXERCÍCIOS
2. Associe as situações representadas nas imagens e nas descrições aos
tipos de força que atuam em cada uma delas, explicando o motivo de essas
forças ocorrerem.

15. EXERCÍCIOS
3. Analise cada imagem e
sua legenda. Em seguida,
utilizando as palavras do
quadro, escreva o principal
efeito causado pela
aplicação de forças e
explique o porquê da sua
escolha.

16. EXERCÍCIOS
4. Considere que você está no alto de um prédio e vê quatro pessoas
empurrando ou puxando uma caixa, de acordo com as representações a
seguir. Cada uma dessas pessoas realiza uma força de intensidade igual a
10 N na direção indicada pelas flechas vermelhas. Assinale a alternativa em
que a caixa certamente está em movimento, escreva qual é a direção e o
sentido desse movimento e desenhe o vetor força resultante ao lado da
opção correta.

17. EXERCÍCIOS
5. Nas figuras a seguir, estão esquematizadas situações em que um objeto é submetido a
mais de uma força. Calcule o módulo da força resultante e represente-o como um vetor FR.

18. EXERCÍCIOS
6. Por que é tão difícil começar?
Qual é a relação entre a 1ª. lei de Newton e o trecho apresentado?

19. EXERCÍCIOS
7. Sobre as leis de Newton, analise as afirmativas, marque V para as alternativas verdadeiras
e F para as
falsas. Depois, converta as falsas em verdadeiras e as escreva corrigidas nas linhas a seguir.
a) ( F ) Todo corpo em repouso tende a entrar em movimento sem ação de forças externas.
Todo corpo em repouso tende a ficar em repouso a não ser que seja obrigado a mudar
de estado pela ação de uma força resultante.
b) ( F ) Um livro permanece em equilíbrio sobre uma mesa porque a força que a mesa exerce
sobre o livro é maior do que a força que o livro exerce sobre a mesa.
A força de ação do livro sobre a mesa tem a mesma intensidade da força de reação da
mesa sobre o livro e mesma direção, porém sentidos opostos.
c) ( V ) Quando um veículo está em uma pista plana e horizontal, quanto mais fundo o
motorista pisar no acelerador do veículo, maior a força resultante que age sobre o veículo.
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__________________________________________________________________________
_________

20. EXERCÍCIOS
8. Leia o pequeno texto abaixo e responda
às questões propostas na sequência.
a) Com os fundamentos da 1ª. lei de Newton (princípio da inércia), explique
por que a maçã saiu do estado de repouso.
Um objeto sai do estado de repouso quando a força resultante que atua sobre ele é
diferente de zero. Nesse caso, o talo que segurava a maçã quebrou em virtude da
existência de uma força para baixo que é maior do que a força de resistência a esse
movimento.
b) Com os fundamentos da 3ª. lei de Newton (princípio da ação e reação), escreva quais
são as forças atuantes no momento em que a maçã se choca com o solo.
A maçã exerce uma força de ação no solo e o solo faz uma força de reação na maçã,
em sentido contrário.

21. EXERCÍCIOS
9. Leia atentamente o texto a seguir:
Assinale a alternativa que contém a explicação para o funcionamento do paraquedas.
a) A resistência do ar é maior do que a força peso do paraquedista, por isso a sua
velocidade diminui durante a queda.
b) A reação da resistência do ar não compensa completamente a força peso da
queda do paraquedista.
c) Caso a resistência do ar tenha a mesma intensidade que a força peso do paraquedista,
ele deve parar no ar.
d) Para o cálculo da aceleração no movimento, deve-se dividir o peso do paraquedista pela
sua massa.
e) Se a força resultante no movimento for diferente de zero, a 3ª. lei de Newton fica
inválida, pois a ação é diferente da reação.

22. EXERCÍCIOS
10. Circule, no caça-palavras, os termos sobre as
leis de Newton que completam as afirmativas a
seguir. Lembre-se de que cada palavra só poderá
ser utilizada uma vez.
a) Quando estamos andando, podemos afirmar
que, se a nossa força resultante aumenta,
ACELERAÇÃO a também aumenta.
b) É necessária a interação entre, no mínimo, dois
corpos para haver FORÇA.
c) A massa de um corpo está relacionada à sua
INÉRCIA.
d) A MASSA pode ser medida em quilograma.
e) Para toda força de ação há uma força de REAÇÃO de mesma
intensidade, de mesma direção e sentido oposto.

23. EXERCÍCIOS
11. Na figura ao lado, duas rodas estão ligadas a um eixo. Assinale a
alternativa que explica o que acontece no eixo quando uma força é aplicada
na periferia de uma das rodas.
a) O eixo não transmite a força para a outra roda.
b) O eixo transmite a força para a outra roda.
c) O eixo diminui a força de transmissão para a outra roda.
d) O eixo muda a direção da força que age sobre a outra roda.

24. EXERCÍCIOS
12. Nas imagens a seguir, existem diversas rodas associadas. Observe-as
e indique os exemplos que representam rodas que giram no mesmo sentido
e os que representam rodas que giram em sentidos opostos

25. EXERCÍCIOS
13. Entre os nomes das máquinas simples dispostos no quadro de palavras,
escolha o que mais se adequa a cada descrição e escreva-o no espaço
correspondente.
a) PLANO INCLINADO : é o princípio do funcionamento de machados.
b) POLIA MÓVEL : diminui o peso a ser levantado pela metade.
c) ALAVANCA : tem o funcionamento baseado no equilíbrio de forças.
d) RODA : diminui o deslizamento durante o movimento.

26. EXERCÍCIOS
14. Na troca de pneus mostrada na imagem a seguir, podem ser
observados dois equipamentos com o mesmo princípio de funcionamento, a
chave de roda (usada para retirar os parafusos do pneu) e o macaco joelho
(usado para elevar o carro do chão). Qual é esse princípio de
funcionamento e qual benefício ele traz para a tarefa realizada?
Princípio da alavanca. Aumentando a distância
de aplicação da força, diminui-se a força que
deve ser aplicada, tanto para levantar o carro
quanto para retirar o parafuso do pneu.

27. EXERCÍCIOS
15. Complete as frases abaixo com o nome das
máquinas simples. Em seguida, encontre-os no caça-
palavras.
a) O PLANO INCLINADO auxilia cadeirantes na
subida de desníveis.
b) A POLIA diminui a força necessária para elevar
objetos.
c) A ROSCA é utilizada nas brocas de furadeiras.
d) A RODA auxiliou nos deslocamentos ao longo da
história.
e) A maçaneta é um exemplo de ALAVANCA.

28. EXERCÍCIOS
16. O carrinho de mão é um equipamento muito usado para carregar
objetos pesados de maneira mais confortável, como mostrado na imagem
abaixo.
Explique a função de três máquinas simples presentes no carrinho de mão.
a) Roda: diminuir o deslizamento entre o carrinho e o solo durante o
deslocamento.
b) Alavanca: diminui a força aplicada pelo condutor ao
segurar na ponta da haste de ferro.
c) Plano inclinado: o fundo do carrinho inclinado
transmite a maior parte do peso do objeto
para a frente, diminuindo a força aplicada
Pelo condutor.

29. EXERCÍCIOS
17. Na imagem abaixo, é possível observar um martelo e
uma cunha utilizados para rachar lenha. Trata-se de uma
forma antiga de realizar esse trabalho. Sobre a imagem,
responda às perguntas a seguir.
a) A cunha é considerada a aplicação de uma máquina simples. Qual?
Como é o seu funcionamento e em que outras ferramentas percebemos
essa aplicação?
O plano inclinado. A cunha divide a aplicação da força em dois,
facilitando o corte, também é empregada em ferramentas como facas e
outros instrumentos de corte.
b) Qual é a ferramenta que poderia ser utilizada para substituir a cunha e o
martelo e que também tem a função de rachar a lenha? Como essa nova
ferramenta facilita o serviço de rachar a lenha?
O machado. Ele encurtou a etapa de enfiar a cunha na madeira, já que

30. EXERCÍCIOS
18. Quando um veículo é estacionado em uma região inclinada, é comum
encostar algum objeto à roda. Observe a imagem ao lado que retrata essa
situação e responda às perguntas a seguir.
a) Qual é a máquina simples empregada?
O plano inclinado.
b) Qual é a finalidade do seu emprego?
Impedir o movimento do veículo.
c) Como é o seu funcionamento?
Ela aumenta a inclinação da pista e, consequentemente, a força
necessária para o movimento do carro.

31. EXERCÍCIOS
19. Com base na imagem a seguir, marque V para
verdadeiro e F para falso. (Considere que o menino
da esquerda está mais próximo do ponto de apoio).
a) ( F ) A criança da esquerda é, com certeza, mais leve que a da direita.
b) ( F ) Se ambas têm o mesmo peso e uma se posicionar próximo ao
apoio, a outra ficará suspensa no ar.
c) ( F ) Se uma criança tiver a metade do peso da outra, elas devem estar à
mesma distância do ponto de apoio para a balança ficar equilibrada.
d) ( V ) Quando uma das crianças empurra o chão com as pernas, tomando
impulso, é possível que ela, mesmo sendo mais pesada, fique no alto por
instantes.

32. EXERCÍCIOS
20. Analise as imagens de rampas e responda às questões a seguir:
a) Além de possibilitar a passagem de veículos com rodas, em que as rampas podem
auxiliar?
Facilitam o acesso a cadeirantes, possibilitando-os vencer desníveis sem precisar
fazer muita força. Com o auxílio do plano inclinado, a rampa aumenta a distância,
mas diminui a força aplicada ao longo do percurso.
b) Uma das rampas apresentadas nas imagens tem um erro de execução. O que deve ser
feito para corrigi-lo?
A rampa da direita termina no mesmo local que os degraus e, por isso, não há
redução na força necessária para vencer os desníveis. Deve-se reconstruir a rampa
com planos inclinados mais compridos e com ângulos internos de inclinação
menores.