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AMEI Escolar
Físico-Química
9º Ano
Resumo nº 2
Em trânsito (parte 2)
Forças e movimentos
Conteúdos desta unidade:
 Forças e
Movimentos;
 Forças e dispositivos
de segurança na
prevenção de
acidentes;
 Forças, fluidos e
rotações.
 Uma força resulta da interacção de dois
corpos: um que exerce a força, outro que sofre a força. As forças
permitem explicar vários tipos de movimentos. Permitem também
compreender a razão por que um avião não cai ou um navio não se
afunda.
 De um modo geral uma força pode:
 fazer variar a velocidade de um corpo: se ele está em repouso
(
) pode pô-lo em movimento (
), se ele está em
movimento pode pô-lo em repouso e se um corpo está em
movimento pode alterar o valor da velocidade ou só a sua
direcção, valor ou direcção;
 produzir deformação num corpo.
 A força, tal como a velocidade, é uma grandeza física vectorial, ou
seja, tem uma direcção, um sentido e uma intensidade (valor) e é
representado por um vector. A sua unidade no SI é o Newton (N),
que se mede com um dinamómetro.
 Normalmente sobre um corpo actuam não só uma força mas várias
forças. A força resultante ou resultante de forças é a soma de todas
as forças que actuam sobre um corpo e simboliza-se por :
 Se as forças que actuam sobre um corpo ( e ) tem a mesma
direcção e sentido a força resultante é uma força com a direcção e
sentido igual às de
e
e com intensidade igual à soma das
intensidades de
e .
 Se as forças que actuam sobre um corpo ( e ) tem a mesma
direcção e sentido opostos a força resultante é uma força com a
direcção igual às de
e , com sentido igual ao da força com
maior intensidade e com intensidade igual à diferença entre a
intensidade da maior e a intensidade da menor.
 Se as forças que actuam sobre um corpo ( e ) tem direcções
perpendiculares a força resultante é uma força com a direcção e
sentido da diagonal do paralelogramo cujos lados são forças
e
e com intensidade calculada através do Teorema de
Pitágoras:
Exercícios resolvidos
Indica a força resultante nos caixotes em cada uma das situações.
 direcção horizontal, sentido esquerda-direita e intensidade de 3N.
 direcção horizontal, sentido esquerda-direita e intensidade de 1N.
Exercícios resolvidos
 direcção oblíqua e intensidade de 6N.
Exercícios 1:
1. Considera as forças representadas.
a) Identifica:
i. a força mais intensa.
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ii. a força com direcção horizontal e 2N de intensidade.
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iii. a força com direcção vertical e 3N de intensidade.
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Exercícios 1:
b) Indica um par de forças que tenha:
i. a mesma direcção.
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ii. a mesma intensidade.
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iii. o mesmo sentido.
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iv. direcções perpendiculares.
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c) Caracteriza a força resultante dos seguintes pares de forças.
i. F2 e F4.
ii. F3 e F1.
iii. F3 e F4.
 Newton relacionou a força resultante com a aceleração ao propor o
que viria a ser conhecido como Lei Fundamental da Dinâmica
(Segunda Lei de Newton): “A força resultante que actua sobre um
corpo é directamente proporcional à aceleração que ele adquire.” Isto
quer dizer que a aceleração de um corpo depende da força resultante
que actua sobre ele e da sua massa, ou seja, quanto maior for a força
exercida maior será a aceleração. Esta lei expressa-se por:
 Assim, concluímos que a massa de um corpo é a constante de
proporcionalidade entre força resultante e aceleração. Esta
proporcionalidade pode ser representada num gráfico, da seguinte
maneira:
 Se a mesma força for exercida em corpos com massa diferentes
quanto maior for a massa menor será a aceleração. Neste caso, a
massa e a aceleração são inversamente proporcionais.
 A segunda lei de Newton aplica-se também à queda livre de um
corpo. Neste caso, a única força que actua no corpo é a força da
gravidade por isso a força resultante é igual ao peso do corpo. A
aceleração gravítica é a aceleração que o corpo adquire na queda e
simboliza-se por e é igual a 9,8 m/s2. Neste caso concreto, a
segunda lei de Newton escreve-se:
 Se a força resultante for nula, a aceleração será nula, a velocidade
constante e o movimento rectilíneo e uniforme. Segundo a segunda
lei de Newton podemos voltar a classificar os movimentos rectilíneos
em uniforme, acelerado ou rectilíneo.
 Sobre qualquer corpo apoiado em repouso actuam duas forças: peso
( ) e outra força que é de intensidade igual ao peso, equilibrando-o,
chamada força normal ( ). Dá-se o nome de força normal por ser
perpendicular à superfície de apoio.
Exercícios 2:
1. Observa a figura.
a) Classifica os movimentos representados.
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b) Indica a direcção e sentido dos vectores velocidade, aceleração e força
resultante para cada caso.
c) Associa cada um dos casos a um dos seguintes gráficos.
Exercícios 2:
2. Classifica cada uma das seguintes afirmações como verdadeira ou falsa.
Corrige as falsas, evitando o uso da negativa.
a) Uma força é uma grandeza física que se representa apenas por um número.
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b) Uma força pode provocar alteração da velocidade de um corpo.
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c) A força resultante é a soma de todas as forças que actuam sobre um corpo.
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d) Um corpo em movimento pode parar se a força resultante que actuar sobre ele
for nula.
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e) Sobre um corpo em repouso não actuam forças.
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f) A aceleração está relacionada com a variação de velocidade de um corpo num
dado intervalo de tempo.
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g) Quanto maior for a força resultante que actua num corpo maior será a
velocidade do corpo.
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h) Quanto maior for a força resultante que actua sobre um corpo maior será a
aceleração do corpo.
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i) A força resultante que actua sobre um corpo e a aceleração que ele adquire são
inversamente proporcionais.
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 Se um automóvel colidir com um obstáculo, exerce uma força sobre
este cujo efeito é visível pelos danos causados no obstáculo, apesar
de quem ter sofrido a acção da força ter sido o obstáculo. Isto é
explica pelo facto que as forças actuam sempre aos pares:
 O automóvel exerce uma força sobre o obstáculo, a que
podemos chamar de acção: o efeito vê-se pelo movimento ou
deformação do obstáculo;
 O obstáculo reage exercendo uma força sobre o automóvel,
a que podemos chamar de reacção: o efeito vê-se pela
variação de velocidade do automóvel e pela sua deformação;
 A intensidade das duas forças é igual (
) assim como a
sua direcção, mas os sentidos são opostos (
)
 As forças actuam sempre aos pares que são chamados de pares
acção-reacção. Estas ideias estão traduzidas por outra lei formulada
por Newton: a Lei da Acção-Reacção (Terceira Lei de Newton).
Esta lei diz que “Se um corpo exerce uma força sobre outro, este
reage e exerce sobre o primeiro uma força de intensidade e direcção
iguais, mas sentido oposto.” Por isso, quando um ser vivo exerce
uma força num objecto inanimado, este exerce uma força igual no
ser vivo. Em suma: todos os objectos, quaisquer que eles sejam,
exercem sempre forças uns nos outros.
 Durante uma colisão, além das forças da colisão em si, também
actuam o peso e a força normal. Como estas se anulam, não
importam para calcular a força resultante. A força resultante numa
colisão será igual ao produto entre a massa do veículo e a velocidade
do veículo antes de colidir a dividir pelo intervalo de tempo que
demora a colisão, ou seja:
 Numa colisão, a força que o obstáculo exerce sobre o automóvel será
tanto maior:
 quanto maior for a velocidade do automóvel antes de colidir;
 quanto maior for a massa total do veículo (quanto mais
carregado estiver);
 quanto menor for o intervalo de tempo que dura a colisão.
Assim, para diminuir os danos de uma colisão, tenta-se aumentar o
intervalo de tempo da duração desta.
 A Lei da Inércia (Primeira Lei de Newton) diz o seguinte “Se a
força resultante que actua sobre um corpo for nula, ele ficará em
repouso se estiver em repouso, ou ficará em movimento com a
velocidade que já trazia.”, ou seja, um corpo só se movimentará ou
alterará a sua velocidade se for exercida uma força positiva. Quanto
maior for a massa do corpo, maior será a tendência para ele manter a
sua velocidade. Esta propriedade chama-se inércia e será quanto
maior quanto a massa de um corpo.
 A Primeira Lei de Newton explica porque motivo numa travagem
brusca os passageiros tem a tendência a serem projectados: como o
obstáculo exerce uma força no automóvel e não nos passageiros,
estes tendem em manter a velocidade inicial inalterada.
Exercícios 3:
1. A Maria, cuja massa é 65kg, empurra um carrinho de supermercado de 10kg
numa superfície polida de granito, provocando-lhe uma aceleração de 5 m/s2.
Como vai de patins, é projectada para trás.
a) Qual é a intensidade, direcção e sentido da força que a Francisca exerce no
carrinho?
b) Por que razão a Maria é projectada para trás?
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c) Classifica as afirmações em verdadeiras e falsas. Corrige as falsas, evitando
utilizar a negação.
i. A força que o carrinho exerce sobre a Maria é maior do que a força que ela
exerce sobre o carrinho, porque a sua massa é maior.
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ii. A aceleração adquirida pela Maria é menor do que a aceleração adquirida pelo
carrinho.
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C. A aceleração adquirida pela Francisca é maior do que a aceleração adquirida
pelo carrinho.
Exercícios 3:
iii. A aceleração adquirida pela Maria é maior do que a aceleração adquirida pelo
carrinho.
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iv. A inércia da Maria é menor do que a inércia do carrinho.
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d) Com que aceleração é projectada a Maria? Justifica a tua resposta.
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e) Que velocidade adquire a Maria ao fim de 0,01 s?
Forças e dispositivos de segurança na prevenção de acidentes
rodoviários
Dispositivos de Segurança. Pressão
 A prevenção rodoviária passa pelos dispositivos de segurança
instalados nos automóveis, como os cintos de segurança (de uso
obrigatório) e os airbags. Nos veículos de duas rodas, o capacete é
obrigatório.
 Os apoios de cabeça são muito importantes pois numa colisão
traseira a força actua no automóvel e não nos seus ocupantes e a sua
tendência é permanecer em repouso, ou seja, enquanto o automóvel
avança, os ocupantes tendem a ficar no mesmo sítio. Os seus corpos,
porque estão encostados aos bancos, acompanham o carro, mas as
suas cabeças tendem a ficar para trás relativamente ao veículo. Com
encosto de cabeça: o movimento brusco da cabeça é pequeno,
causando apenas dores musculares. Sem encosto de cabeça: a cabeça
fica para trás enquanto o corpo vai para a frente, havendo sério risco
de lesar a coluna.
 Segundo a Primeira Lei de Newton numa travagem brusca, se o
condutor não utilizar cinto de segurança será projectado, pois tende
a manter a velocidade original. O mesmo se aplica a uma criança ou
passeiro no banco de trás que não leve cinto de segurança: estes são
lançados contra os assentos dianteiros e podem até ferir os ocupantes
da frente. Quando um automóvel colide e se imobiliza, os órgãos
internos de um ocupante (fígado, estômago, baço, pulmões, etc.)
colidem com a estrutura óssea. O cinto de segurança aumenta o
tempo de colisão do ocupante com o veículo, diminuindo a força.
 Quanto maior for a área em que actua uma força, menor será o efeito
dessa força. Esta ideia é traduzida pela grandeza física pressão, cujo
símbolo é p, e que é a intensidade da força exercida por unidade de
área, sendo calculada por:
A unidade de pressão no SI é o N/m2, ou Pa (pascal). O cinto de
segurança, além de aumentar o tempo de colisão, faz com que a força
da colisão seja distribuída pelo peito, ombros e anca, ou seja, por
uma maior área, o que significa que a pressão é menor do que seria
sem cinto. Para isto acontecer o cinto de segurança deve estar
correctamente colocado.
 Outro dispositivo que reforça o efeito do cinto de segurança é o
airbag (saco de ar). Numa colisão, este saco é insuflado de gás,
criando uma almofada onde o ocupante bate. Assim, não só aumenta
o tempo de colisão como diminui a pressão exercida sobre a pessoa.
Num acidente, o airbag não assegura sozinho a protecção suficiente.
É a acção conjunta deste e do cinto de segurança que aumenta a
segurança
 Num veículo de duas rodas, o uso de capacete tem o mesmo
fundamento dos cintos de segurança e airbags. O seu forro
almofadado aumenta o tempo de colisão, diminuindo a força de
colisão. O capacete tem uma área grande de contacto com a cabeça
do motociclista, de modo a ser pequena a pressão exercida sobre ela.
Força de atrito e força de resistência
 A força de atrito é uma força que se opõe ao deslizamento entre
superfícies. Representa-se por e depende das superfícies do corpo
e do chão. As forças de atrito nos motores provocam efeitos
indesejáveis, pois aumentam o desgaste das peças e diminuem o
rendimento do veículo. Utilizam-se óleos para lubrificação do motor,
o que faz diminuir a força de atrito entre superfícies sólidas e usamse rolamentos nos motores porque as formas arredondadas diminuem
a força de atrito. A força do atrito é responsável pela travagem de um
automóvel. Se os pneus estiverem «carecas», a aderência entre eles e
o piso é pequena e a travagem é difícil. Essa situação piora se o piso
estiver molhado. Por isso é essencial circular com os pneus em bom
estado.
 É graças à força do atrito que nós conseguimos caminhar: os pés
empurram o chão para trás e o chão empurra os pés para a frente,
impedindo-os de escorregarem. Se o chão for encerado, ou estiver
gelado, a força de atrito será pequena e escorregaremos. Dentro das
propriedades da força do atrito encontramos as seguintes:
 A força de atrito não depende da área das superfícies em
contacto;
 A força de atrito será tanto maior quanto maior for a massa do
corpo;
 A força de atrito será tanto maior quanto maior for a
rugosidade das superfícies em contacto.
 No ar ou na água, a força que se opõe ao movimento do corpo recebe
o nome de força de resistência e simboliza-se por . A força de
resistência faz diminuir a velocidade de automóveis e aviões, por
isso estes tem de ter formas aerodinâmicas para diminuí-la. No caso
de um pára-quedista, a força de resistência exercida pelo ar diminui a
velocidade deste, fazendo-o chegar ao chão em segurança.
Exercícios 4:
1. Explica, por palavras tuas, de que modo é que estes dispositivos de segurança
actuam numa colisão:
a) airbags.
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b) apoios de cabeça.
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c) cintos de segurança.
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2. Indica se é útil ou prejudicial a existência de forças de atrito nas seguintes
situações. Justifica a tua resposta.
a) As forças de atrito existentes entre as peças do motor.
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b) A força de atrito que actua sobre os nosso sapatos quando caminhamos sobre
um piso.
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c) As forças de atrito que se exercem sobre os pneus “carecas” de um automóvel.
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d) A resistência do ar sobre o automóvel em movimento.
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e) A resistência do ar na queda de um pára-quedista.
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Forças, fluidos e rotações
 Arquimedes descobriu a força da impulsão, que se simboliza por e
é a força exercida sobre um corpo pelo fluido (gás ou líquido) onde
se encontra parcial ou totalmente imerso. Tem direcção vertical e
sentido de baixo para cima (é sempre oposta ao peso).
 O peso aparente é o peso de um corpo dentro de um fluido e é dado
por:
 A Lei de Arquimedes diz que “Um corpo mergulhado num fluido
sofre uma força vertical, dirigida de baixo para cima, de valor igual
ao peso do volume de fluido deslocado.” Assim, conseguimos
calcular o valor da impulsão pesando a quantidade de água que o
corpo deslocou quando foi introduzido no recipiente.
 Os navios flutuam graças à impulsão. Devido à sua forma de concha,
o volume imerso é maior e, portanto, o volume de água deslocada
também é maior. A impulsão aumenta com o volume imerso, de
acordo com a Lei de Arquimedes. A forma dos cascos dos navios
destina-se a aumentar o volume imerso. Quanto mais carregado
estiver, maior será o volume do casco dentro de água e maior será a
impulsão.
 Quanto maior for a densidade do fluido maior será o valor da
impulsão. Por isso é mais fácil flutuar no mar do que no rio: a
abundância de sais da água do mar torna-a mais densa do que a água
doce.
 Concluímos que:
 para o mesmo volume imerso, quanto maior for a densidade do
fluido maior será a intensidade da impulsão;
 para corpos imersos no mesmo fluido, quanto maior for o
volume imerso do corpo maior será a intensidade da impulsão.
 Quando queremos fazer rodar um objecto, temos de aplicar sobre ele
uma força. O efeito rotativo de uma força depende da intensidade da
força e da distância ao eixo de rotação do ponto onde aplicamos a
força. Essa distância chama-se braço da força e é simbolizada por b.
O momento de uma força é a grandeza física que exprime o efeito
rotativo de uma força, é representado por M e a unidade de SI é o Nn
(newton metro). O momento de uma força é igual ao produto do
braço da força e da sua intensidade:
 Para obter o mesmo efeito rotativo:
 para a mesma força, quanto maior for o braço da força maior
será o momento da força;
 para o mesmo braço da força, quanto maior for a força
aplicada maior será o momento da força.
É por esta razão que os volantes dos veículos pesados têm maior raio
do que os volantes dos veículos ligeiros. Deste modo o braço da
força é maior e é, assim, possível aplicar uma força menor para obter
um mesmo efeito rotativo.
Exercícios 5:
1. Completa as frases que se seguem utilizando as palavras da caixa.
peso; braço; fluidos; Arquimedes; impulsão;
momento; volume; densidade
a) Os gases e os líquidos são designados _____________ .
b) A _____________ é a força que o fluido exerce sobre um corpo nele imerso
parcial ou totalmente.
c) O _____________ é uma força vertical e tem sentido de cima para baixo.
d) A _____________ é uma força vertical e tem sentido de baixo para cima.
e) A intensidade da _____________ depende do _____________ do corpo
imerso e da _____________ do fluido.
f) Segundo a Lei de _____________ a intensidade da impulsão é igual ao
_____________ do volume de líquido deslocado.
g) O _____________ aparente é a diferença entre o peso real e a
_____________.
h) O _____________ de uma força mede o efeito rotativo da mesma.
i) O _____________ de uma força depende da intensidade da força aplicada e do
_____________ da força.
2. Completa as frases que se seguem utilizando as palavras “maior” ou “menor”.
a) Para o mesmo volume imerso, quanto maior for a densidade do fluido
_____________ será a intensidade da impulsão.
b) Para corpos imersos no mesmo fluido, quanto menor for o volume imerso do
corpo _____________ será a intensidade da impulsão.
c) Para a mesma força, quanto menor for o braço da força _____________ será o
momento da força.
Exercícios 5:
d) Para o mesmo braço da força, quanto _____________ for a força aplicada maior
será o momento da força.
3. Explica, por palavras tuas, por que razão um grande navio não se afunda e um
prego de ferro sim.
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