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Trabalho realizado por:
Marta Ferreira, nº20
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


                                                              2
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


                                                                                      3
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



                                                                       4
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

                                                                        5
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)

                                                                                     6
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

                                                                            7
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
                                                                     8
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
                                                                           9
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
                                                                   10
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
                                                                   11
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

                                                                      12
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



                                                                    13
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 Inércia
                                                                         14
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. 21 – Aplicação de Forças
                 Fig. 19 – Lei da Inércia


  Fig. 20 – Movimento                       Fig. 22 - Repouso               15
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

                                                                  16
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

                                                                          17
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.




                                                                    18
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.




                                                                    19
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

                                                                                          20
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

                                                                     21

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Movimentos e forças

  • 2. 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 2
  • 3. 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 3
  • 4. 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 4
  • 5. 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 5
  • 6. 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) 6
  • 7. 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 7
  • 8. 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 8
  • 9. 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 9
  • 10. 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 10
  • 11. 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 11
  • 12. 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 12
  • 13. 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 13
  • 14. 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 Inércia 14
  • 15. 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. 21 – Aplicação de Forças Fig. 19 – Lei da Inércia Fig. 20 – Movimento Fig. 22 - Repouso 15
  • 16. 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 16
  • 17. 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 17
  • 18. 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. 18
  • 19. 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. 19
  • 20. 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 20
  • 21. 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 21