Movimento e Forças (I)

Movimento e Forças (I)

Unidade 1 – EM TRÂNSITO

Ciências Físico-químicas - 9º ano de escolaridade

1 – Movimentos e suas características

1.1. O que é o movimento

1.2. Grandezas físicas características do movimento

1.3. Tipos de Movimento

• Unidade 1 – EM TRÂNSITO

Movimentos e Forças

Ciências Físico-químicas| 9º ano de escolaridade Docente: Marília Silva Soares 2

COMPETÊNCIAS

• Reconhecer que repouso e movimento são conceitos relativos;

•Conhecer a noção de referencial;

•Identificar situações de movimento e repouso em relação a um dado referencial,

•Definir trajetória;

•Distinguir entre grandezas escalares e grandezas vetoriais;

• Saber que distância percorrida é uma grandeza escalar medido sobre a trajetória,

•Definir a posição e o deslocamento como grandezas vetoriais;

•Definir os conceitos de rapidez média e velocidade média;

•Distinguir entre rapidez média e velocidade média;

•Caracterizar a velocidade instantânea;

•Definir o conceito de aceleração;




•Em que situação dizemos que um objecto está em

repouso?

•E em movimento?

•E tu, estás em movimento ou em repouso?


1.1. O que é o movimento




Enquanto a posição do automóvel muda…

Quando, perante a luz vermelha do semáforo, a posição do automóvel não muda…

… o automóvel está em movimento.

… o automóvel está em repouso.

MOVIMENTO E REPOUSO

O estado de movimento ou de repouso de um corpo é relativo, isto é,

depende do referencial escolhido.




MOVIMENTO E REPOUSO

Alguns conceitos importantes

Referencial: ponto ou sistema de pontos em relação ao qual se estuda o movimento de um corpo.

Posição: lugar ocupado pelo corpo, no espaço, em relação ao referencial escolhido.

Movimento: mudança da posição do corpo com o tempo em relação ao referencial.

Repouso: a posição do corpo permanece constante no tempo em relação ao referencial.





1.2. Grandezas físicas Características do movimento

• Quão rápido és tu?




GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO

Grandeza escalar: quando é apenas necessário identificar um valor e a respetiva unidade de

medida. (ex: altura de uma pessoa, a distância entre duas localidades).

Grandeza vetorial: quando, para além do valor é necessário indicar outras informações (ex:

deslocamento, velocidade, força)

Para caraterizar uma grandeza vetorial é necessário, para além do seu valor ou

intensidade, identificar a sua direção e o seu sentido e, nas que exista, o seu ponto

de aplicação.









TIPOS DE TRAJECTÓRIAS:

•Trajectória elíptica;

•Trajectória circular;

•Trajectória rectilínea;

•Trajectória irregular.

Trajetória - Linha imaginária formada pelas sucessivas posições ocupadas por

qualquer ponto de um corpo ao longo do seu movimento.

Se as sucessivas posições definirem uma linha recta, a trajectória é rectilínea.

Se as sucessivas posições definirem uma linha curva, a trajectória é curvilínea

(circular, elíptica).

De acordo com a forma da trajetória, os movimentos podem ser classificados em movimentos rectilíneos e movimentos curvilíneos.




Distância ou espaço percorrido (d): é uma grandeza escalar, sempre positiva, que

é medida sobre a trajetória.

O seu valor indica a medida ou comprimento do percurso efetuado pelo corpo sobre a

trajetória.

Quanto maior é o comprimento da trajectória, maior é a distância percorrida.


Deslocamento ( ) – é uma grandeza vectorial. O vector deslocamento tem

origem na posição inicial e a extremidade na posição final.

O seu valor indica a distâncias, medida em linha reta, entre as posições inicial e final

do corpo.

r

A Unidade SI de distância e de deslocamento é o metro (m).

if xxx




Quando o João vai para a Escola, percorre uma distância maior seguindo a trajectória A que tem maior comprimento


CASA ESCOLA

Trajectória B

Trajectória A

r

Exemplo carro versus

mota!




A rapidez média, rm ,corresponde à razão entre a distância percorrida por um corpo e

o intervalo de tempo que demorou a percorrê-la:

t

drm

tempode intervalo

percorrida distânciamédia Rapidez

A rapidez média exprime-se, no Sistema Internacional, em metro por segundo, m/s.

Grandeza Unidade SI

Distância Metro (m)

Tempo Segundo (s)

Rapidez média Metro por segundo (m/s)





Exemplo 1:

Duas cidades distam 300 km. Se um automóvel demorar 3 horas e 30 minutos de uma

cidade à outra, qual a rapidez média com que se desloca o automóvel?

Resolução:

Dados

d = 300 km

t = 3 h 30 min = 3,5 h

rm = ? hkmr

h

kmr

t

dr

m

m

m

/,

,

785

53

300

RESPOSTA: O automóvel percorreu a distância de 300 km com uma rapidez média de 85,7 km/h





Resolução:

Dados

rm = 4 000 km/h

d = 384 000 km

t = ?

Exemplo 2:

A distância da Terra à Lua é de 384 000 km.

Considerando que a rapidez média com que a nave “Apolo 11” foi à Lua, foi de 4 000 km/h, qual o

tempo que demorou a viagem até à Lua, supondo que a trajectória é rectilínea?

hthkm

kmt

r

dt

t

dr

mm

964000

384000

/

RESPOSTA: A nave “Apolo 11” demorou 96 horas na viagem até à Lua.





Exemplo 3:

Um homem desloca-se com uma rapidez média de 1,4 m/s, durante 1,5 h.

Quantos quilómetros percorre o homem?

Resolução:

Dados

rm = 1,4 m/s

t = 1,5 h

d = ?kmdmd

ssmd

trdt

dr mm

56077560

540041

,

)()/(,

RESPOSTA: O homem percorre a distância de 7,56 km.

5400st

3600s1,5t logo

3600s60601h então,

60s1min

60min1hora

1,5ht






Velocidade média,( ), é uma grandeza vetorial e determina-se fazendo o quociente entre o

vetor deslocamento ( ) efetuado por um corpo e o intervalo de tempo ( ) a percorrê-lo:

mv

x

t

t

xvm

•Nos movimentos retilíneos o valor (módulo ou intensidade) da velocidade média pode ser

determinado por:

•Como é uma grandeza vetorial, para além do valor (módulo ou intensidade) permite-nos saber a

direção e o sentido do movimento do corpo;

• Não depende da trajetória efetuada durante o movimento, mas sim, e apenas das posições

final e inicial do corpo.

t

xxv

t

xv if

mm





• O valor da velocidade média pode ser positivo, negativo ou nulo:

Se vm > 0 o corpo move-se no sentido considerado positivo da trajetória;

Se vm = 0 identifica-se que o corpo regressou ao ponto de partida (posição final é a

mesma que a inicial);

Se vm < 0 o corpo move-se no sentido considerado negativo da trajetória.

• O valor da velocidade média só coincide com a rapidez média se a distância percorrida for

igual ao valor do descolamento:

vm = rm se e só se d = x, e

• O cálculo de uma grandeza média num dado intervalo de tempo não nos dá a informação

sobre o valor que essa grandeza tomou em cada instante ao longo desse intervalo.

t

xvm

t

drm





EXERCÍCIO 1

Considere-se um autocarro que se mova entre três localidades A, B e C, em linha reta e por essa

ordem.

a) Indica o valor do deslocamento e a distância percorrida nos percursos entre A e B, entre B e C e

entre A e C.

b) Sabendo que o autocarro demorou 30 minutos a fazer o percurso de A para B, e 15 minutos de

B até C. Calcula a rapidez mádia e o valor da velocidade média em km/h e em m/s, de A até b, e

no percurso total de A até C.

A B C

0 km 3 km 10 km





Aceleração

Quando viajamos num automóvel/autocarro, apercebemo-nos facilmente que o

movimento não se faz sempre com a mesma velocidade: quando arranca, a sua

velocidade aumenta, e quando trava a velocidade diminui.

Quando a velocidade de um objeto se altera ao longo do tempo dizemos que sofre

aceleração.





Aceleração ( ) é uma grandeza vetorial que mede a variação da velocidade

num intervalo de tempo. Calcula-se pelo quociente entre a variação de

velocidade ( ) entre dois pontos e o intervalo de tempo decorrido ( ).

• Nos movimentos retilíneos o valor (módulo ou intensidade) da aceleração

média pode ser determinado por:

A sua unidade do SI é o metro por segundo quadrado (m/s2).

ma

v

t

t

vam

t

vva

t

va if

mm





Considerando que o movimento ocorre apenas no sentido positivo da trajetória, o valor da

aceleração média pode ser positivo, negativo ou nulo.

Positivo am > 0

Nuloam = 0

Negativo am < 0

Identifica que o corpo

aumenta o valor da

velocidade no intervalo de

tempo considerado;

Identifica que o corpo manteve o

valor da velocidade no intervalo

de tempo considerado;

Identifica que o corpo diminui a

sua velocidade, no intervalo de

tempo considerado;

t(s)

V (m/s)

v

0 t1 t2 t3

a m >

0

am = 0

am

< 0





Grandeza física Tipo Valor (médio ou

intensidade)Unidade SI

Outras unidades

Rapidez média(rm)

escalarMetro por segundo

(m/s)Km/h

Velocidade média(vm)

vetorialMetro por segundo

(m/s)Km/h

Velocidade instantânea(vm)

vetorialMetro por segundo

(m/s)Km/h

Aceleração média(am)

vetorialMetro por segundo ao

quadrado(m/s2)

Km/h2

t

drm

t

xvm

t

xv

t

vam

Resumo



Ciências Físico-químicas| 9º ano de escolaridade Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares 23

VARIAÇÃO DA VELOCIDADE E TIPOS DE MOVIMENTOS

Em alguns movimentos a aceleração tem um valor

constante

Se o valor da velocidade estiver a aumentar ao longo

do tempo

Se a velocidade estiver a diminuir ao longo do tempo, o movimento diz-se retardado

Movimento uniformemente variado, se a velocidade varia de

modo uniforme ao longo do tempo, ou seja se a aceleração

é constante.

Movimento acelerado, se o valor da velocidade aumenta ao longo do tempo. Se o movimento for

retilíneo, os vetores velocidade e aceleração têm a mesma

direção e o mesmo sentido

Se a velocidade diminui ao longo do tempo. Se o movimento for

retilíneo, os vetores velocidade e aceleração têm a mesma

direção e sentido contrário

t(s)

V (m/s)

v

0 t1 t2 t3

MR

UA

MRUM

RU

R




GRÁFICOS POSIÇÃO TEMPO f = x (t)

Um gráfico posição tempo permite-nos saber:

•a posição do corpo a cada instante de tempo;

• o sentido do movimento (positivo se a coordenada de posição

aumenta ao longo do tempo e negativo de esta diminuir);

•A velocidade média entre dois quaisquer pontos, a partir dos

valores da posição e do tempo correspondentes e usando a

expressão:

t

xvm

O gráfico é um segmento de reta, com uma

certa inclinação, que passa pela origem do

referencial, que coincide com a posição no

instante inicial .

Corresponde ao valor da velocidade!

•Quanto mais inclinada estiver a reta, maior

será a velocidade do movimento do corpo;

•Quanto menos inclinada estiver a reta, menor

será a velocidade do movimento do corpo.

t(s)

x (m)

x4

0 t1 t2 t3

x3

x2

x1

t4




GRÁFICO VELOCIDADE TEMPO f = v(t)

Área = v x t

t(s)

V (m/s)

v

0 t

Através de um gráfico velocidade – tempo podemos saber:

•O valor algébrico da velocidade em cada instante;

•O sentido do movimento consoante o sinal do valor algébrico da

velocidade;

•A distância (deslocamento) pelo cálculo da área da figura

geométrica formada entre o eixo do tempo e a linha que une os

valores da velocidade.

Para o cálculo da distância percorrida a área é sempre positiva, quer seja acima ou abaixo do eixo

temporal, mas para o cálculo do deslocamento consideram-se positivas as áreas que estão acima do

eixo temporal e negativas as que estão abaixo do eixo temporal.




GRÁFICO ACELERAÇÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO f = a(t)

Um gráfico aceleração – tempo dá-nos informações

sobre:

•O valor algébrico da aceleração em cada instante

(aceleração instantânea);

•O sentido da aceleração consoante o sinal do seu valor

algébrico;

•Por comparação com os valores da velocidade, como o

sinal da velocidade dá, em cada instante, o sentido do

movimento, se a aceleração tiver sinal contrário ao da

velocidade, tem sentido ao do movimento (movimento

retardado) e, se tiver o mesmo sinal da velocidade, tem o

sentido do movimento (movimento acelerado)

t(s)

V (m/s)

v

0 t1 t2 t3

a m >

0

am = 0

am

< 0

MR

UA

MRU

MR

UR





1.3. Tipos de movimentos

•Como se classificam os movimentos?

• Quais as suas características?




TIPOS DE MOVIMENTOS

Os movimentos classificam-se de acordo com o tipo de trajetória descrita pelo corpo em movimento:

• Se trajetória é retilínea, então, movimento classifica-se como movimento retilíneo;

• Se trajetória é curvilínea, então o movimento classifica-se como movimento curvilíneo.

Os movimentos também se podem classificar de acordo com a velocidade do corpo:

Se velocidade e mantém constante

Movimento Retilíneo Uniforme (M. R. U.)

Se velocidade varia

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado(M.R.U.V.)

Se velocidade varia aumentando

Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado (M. R. U.A.)

Se velocidade varia diminuindo

Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado (M.R. U. R.)




TIPOS DE MOVIMENTOS

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (M. R. U.)

• Tipo de trajetória: retilínea;

• Velocidade do movimento: constante;

… distâncias iguais são percorridas em intervalos de tempos iguais, ou seja, as distâncias

percorridas são diretamente proporcionais aos tempos gastos a percorrê-las.

… quando não há inversão do sentido, o valor da distância percorria é igual ao do deslocamento;

… quando não há inversão de sentido, o valor da velocidade é igual à rapidez média e é dado pelas

expressões:

t

drm

t

xvm




TIPOS DE MOVIMENTOS

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (M. R. U. V.)

Sempre que existe uma variação com o tempo do valor ad velocidade de um movimento,

este diz-se variado ( aumentos ou diminuições iguais de velocidade ocorrem em iguais

intervalos de tempo)

Acelerado – se o valor da velocidade

aumentar com o tempo

Retardado – se a velocidade diminuir com o

tempo

Movimento retilíneo uniformemente variado (M.R. U.V.)

Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado

Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado




TIPOS DE MOVIMENTOS

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (M. R. U. A.)

O valor da velocidade aumenta uniformemente ao longo do tempo;

Este movimento carateriza-se pelo facto de a velocidade e a aceleração terem o mesmo sinal

algébrico.

O gráfico posição-tempo (x = f(t) ) não é uma reta, tem a forma de uma curva (parábola).

Se os gráficos, tanto da velocidade como da aceleração estão acima do eixo temporal, o

movimento fez-se no sentido considerado positivo da trajetória;

Se os gráficos, tanto da velocidade como da aceleração estão abaixo do eixo temporal, o

movimento fez-se no sentido considerado negativo da trajetória.

O sinal do valor algébrico da aceleração tem de ser o mesmo do da velocidade.

O gráfico de v = f(t) é uma reta com declive negativo; o valor da velocidade diminui ao longo do

tempo.

O gráfico de a = f(t) é uma reta horizontal que está abaixo do eixo do tempo, porque a aceleração

tem sentido negativo (sinal contrário ao do da velocidade).

Documents

Movimento e Forças (I)