9oano-g 9_atividades ciencias

255CiênciasA física e as leis de NewtonGrupo 09 – Antagonismos

EF9p-12-32

Atividade 43

Estudo das forças

Exercícios de Aplicação

O que faz um corpo entrar em movimento?Para entrar em movimento, um objeto

depende de outro. Ao nadar, empurramos a água para trás e a água nos empurra para a frente. Isso acontece com peixes, barcos a hé-lice, barcos a remo etc.

Nos movimentos no ar, como é o caso do avião, as hélices empurram o ar para trás e este impulsiona o avião para a frente. O mes-mo fato acontece com os pássaros: eles em-purram o ar para trás, ao se movimentarem para a frente, e empurram o ar para baixo, ao se movimentarem para cima.

A bola, num jogo de vôlei, entra em mo-vimento quando o jogador dá um saque, por exemplo.

Para caminharmos, nossos pés empurram o chão (o solo) para trás, e o chão (o solo) nos empurra para a frente. Igual procedimento acontece com um carro, uma bicicleta etc.

Com isso, percebemos que, para alterar o movimento de um corpo, é necessário um outro corpo presente. Assim, percebemos que sempre há antagonismo entre forças.

CorEl stoCk photos

Explique por que a força é uma grande-1. za vetorial. Dê outros exemplos de grandezas vetoriais.

Força é uma grandeza vetorial porque tem intensidade, direção e sentido de aplicação. outras grandezas vetoriais são a velocidade e a aceleração.

256Capítulo 11 – A física e as leis de Newton

Observe a tirinha abaixo e responda ao que se pede.2.

Papai, osenhor pode

me empurrar?

Sim,meu filho.

Qual é o conceito de força?a)

Observe a figura abaixo.3.

thiAgo u

EdA

As jovens da figura estão empurrando uma poltrona, em uma superfície de atrito

desprezível. A poltrona está sujeita a um sis-tema de forças, ou seja, várias forças estão sendo aplicadas nela ao mesmo tempo, com o objetivo de movê-la. Se apenas uma jovem estivesse movimentando a poltrona, ela teria que lhe aplicar uma força capaz de substituir as forças de todas as outras jovens. A força dessa única jovem, capaz de substituir as ou-tras forças, recebe o nome de:

sistema de forças.a) força paralela.b) força resultante.c) força maior.d)

Como a força é uma grandeza vetorial, quais foram as características da força aplicada b) pelo pai do garoto?

Força é todo agente capaz de produzir ou de modificar o movimento de um corpo ou, ainda, de deformar um corpo.

A força aplicada pelo pai teve direção horizontal e sentido da esquerda para a direita.

Alternativa C

257CiênciasGrupo 09 – Antagonismos

EF9p-12-32

Exercícios Propostos

Na foto a seguir, observamos dois homens 4. empurrando um carrinho.

CorEl stoCk photos

Como as forças que estão sendo aplicadas a) pelos homens no carrinho podem ser re-presentadas?

No desenho seguinte, observamos que 5. existem duas pessoas, cada uma puxando o barco para seu lado. Neste caso, as forças não têm a mesma direção e são perpendiculares.

1F

2F

Como é possível determinar a direção a) da força resultante que as duas pessoas aplicam no barco?

Como se pode calcular o módulo da força b) resultante nesse caso?

Como se calcula o módulo da força resul-b) tante, nesse caso?

Qual é o valor do módulo da força resul-6. tante de um sistema de duas forças de mes-ma direção e sentidos contrários, uma com intensidade de 14 N e outra com intensidade de 10 N?

por um sistema de duas forças atuantes sobre o carrinho, de mesma direção e mesmo sentido.

Fazendo-se a soma das forças, ou seja,r = F1 + F2.

primeiramente, partindo da ponta da for-ça

F1 , trace uma linha paralela à força

F2 . Em seguida, partindo da ponta da força

F2 , trace uma linha paralela à força

F1 . depois, trace a diagonal do paralelogramo formado. Esta dia-gonal indicará a força resultante.

o cálculo é feito por meio da seguinte fór-mula: r2 = F F1

222+

4 N


Atividade 44

A primeira e a terceira lei de Newton


Por que é perigoso saltar de um ônibus 1. em movimento? Utilize uma lei da física em sua explicação.

Qual princípio da lei justifica essa trom-c) bada?


Enuncie a primeira lei de Newton.4. Pense em um exemplo que se possa de-5. monstrar a primeira lei de Newton.

Um pequeno automóvel tromba com um 2. grande caminhão carregado.

Nesta interação, a força que o pequeno a) automóvel exerce no caminhão é maior, menor ou igual à força que o caminhão exerce sobre o automóvel?

Então, por que o automóvel, normalmen-b) te, sofre mais danos do que o caminhão?

Algumas pessoas conseguem tirar a toa-3. lha de uma mesa puxando-a rapidamente, de modo que os objetos que estavam sobre ela permanecem em seus lugares. Como você ex-plicaria esta “mágica”?

de acordo com a lei da inércia, ao saltar do ônibus, a pessoa tende a continuar em mo-vimento com a velocidade do ônibus. Ao tocar o solo, a tendência a continuar em movimento pode fazer a pessoa sofrer uma queda.

É igual.

porque possui massa menor e sofre maior variação de velocidade no mesmo intervalo de tempo.

É a terceira lei de Newton que diz: quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B reage sobre o A com uma força de mesma intensidade, mesma direção e de senti-do contrário.

os objetos, pela lei da inércia, tendem a permanecer no mesmo lugar.

de acordo com a lei da enércia, objetos em repouso tendem a continuar em repouso.

todo corpo continua em seu estado de re-pouso ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças atuantes nele.

sugestão: quando estamos parados em um carro e este começa a andar rapidamente, so-mos lançados para trás porque a tendência é que o corpo fique parado.


EF9p-12-32

Um jovem, passeando pela calçada, vê 6. um carro parado na rua, cujo proprietário tenta inutilmente dar partida. O jovem co-menta com o motorista que pode ser um pro-blema de bateria descarregada e, nesse caso, o ideal seria empurrar o carro. O proprietário argumenta que não adiantaria, pois qualquer força que for aplicada sobre o carro será igual e contrária à reação do carro e, sendo assim, este não sairá do lugar. O jovem, espantado com a resposta, argumenta o contrário com o motorista que não concorda com a afirmação e consegue convencê-lo a pensar de forma di-ferente. Qual teria sido a sua argumentação se estivesse na situação do jovem?

Um ônibus percorre uma estrada em de-7. terminada velocidade, quando é freado. Em consequência, seus passageiros são empurra-dos para a frente. Que força empurra os pas-sageiros para a frente?

Atividade 45

Princípio fundamental de dinâmica: segunda lei de Newton


Um caminhão descarregado parte mais 1. rapidamente do que o carregado. Por quê?

Qual é a intensidade de força F que co-2. munica ao corpo de massa 10,0 kg a acelera-ção de 5,0 m/s2?

Qual é a massa do corpo que, sob a ação 3. de uma força de 60 N, adquire a aceleração de 5,0 m/s2?

Muito embora haja a lei da ação e reação, as forças não se anulam ou se equilibram, já que atuam em corpos diferentes.

Nenhuma força empurra os passageiros para a frente. há forças atuando sobre o ôni-bus, por ex., a força dos freios. Enquanto essas forças não forem transmitidas aos passageiros por meio dos apoios fixos no interior do ôni-bus, eles se manterão em movimento em rela-ção à estrada, de acordo com a primeira lei de Newton.

de acordo com a segunda lei de Newton, sabe-se que F = m · a. Assim, a força desenvol-vida pelo motor do caminhão descarregado e com massa menor tem maior aceleração e, por isso, parte mais rapidamente.

50 N

12 kg



Na Lua, onde a aceleração da gravidade 4. é aproximadamente 1,6 m/s2, um astronauta pesa 120 N. Responda ao que se pede.

Qual é a massa do astronauta?a)

Qual é o seu peso na Terra, ondeb) g = 9,8 m/s2?

Observe o pensamento de Garfield ao receber as orientações.5.

© 1994 pAws, iNC. All righ

ts rEsErvEd / dist. By AtlANtiC syNdiCAtioN /u

NivErsAl prEss syNdiCAtE

Você acha que Garfield está pensando a) corretamente? Justifique sua resposta.

não exerce força nenhuma sobre a Terra.c) repele a Terra com uma força de 49 N.d) repele a Terra com uma força menor que e) 49 N.

Diferencie massa de peso.b)

A Terra atrai um pacote de arroz com 6. uma força de 49 N. Pode-se, então, afirmar que o pacote de arroz:

atrai a Terra com uma força de 49 N. a) atrai a Terra com uma força menor do b) que 49 N.

Depois de analisar as afirmativas a se-7. guir, indique a opção correta.

Massa e peso representam uma mesma I) quantidade física expressa em unidades di-ferentes.

A massa é uma propriedade dos corpos, II) enquanto o peso é o resultado da interação entre dois corpos.

O peso de um corpo é proporcional à sua III) massa.

A massa do astronauta é de, aproximada-mente, 75 kg.

seu peso na terra é de 735 N.

Em relação à fala da personagem, sim, pois, ao ir para um outro planeta onde a gravi-dade é menor, o peso será menor.

Massa é a medida da inércia de um corpo e peso é a força com que a terra atrai o corpo.

Alternativa A


EF9p-12-32

Apenas a afirmativa I está correta.a) Apenas a afirmativa II está correta.b) Apenas a afirmativa III está correta.c)

As afirmativas I e II estão corretas. d) As afirmativas II e III estão corretas.e)

Atividade 46

Gravitação universal – Atração gravitacional


O que é força gravitacional?1. Experimente deixar cair, de uma mesma 3. altura, duas folhas de papel idênticas, uma delas aberta e a outra amassada em forma de bola.

As duas folhas chegam juntas ao solo?a)


A força gravitacional com que a Terra 4. atrai a Lua:

é menor do que a força com que a Lua a) atrai a Terra.é a mesma para todos os planetas.b)

é pouco maior do que a força com que a c) Lua atrai a Terra.é da mesma natureza da força que faz d) uma fruta cair da árvore.

Pelo princípio da inércia, sabemos que um 2. objeto em movimento, sobre o qual não esteja aplicada nenhuma força, continua a se mover em linha reta com velocidade constante. Por que os planetas não se movem em linha reta, mas percorrem uma órbita ao redor do Sol?

Elas têm o mesmo peso?b)

Qual é a outra força que atua sobre cada c) folha, durante a queda?

As forças mencionadas no item anterior d) são iguais nas duas folhas?

Alternativa E

A força gravitacional existe por causa da atração entre as massas. todos os corpos se atraem e a intensidade dessa atração é dire-tamente proporcional ao produto das massas dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

porque sobre eles age uma força que en-curva continuamente sua trajetória: a força gravitacional.

Não

sim

A resistência do ar

Não, ela é maior na folha aberta.

Alternativa d


A força gravitacional varia com a massa dos 5. corpos? E com a distância? Explique cada caso.

“A força de atração da Terra sobre um a) satélite artificial é nula, porque ele está muito afastado do centro.”

Atividade 47

Equilíbrio dos corpos – Achando o centro de gravidade


Observe a figura a seguir.1.

NAlukAi / drEAM

stiME.CoM

A torre de Pisa, situada na cidade de Pisa, na Itália, ficou famosa depois que co-meçou a inclinar-se. Ela tem 55 metros de altura e inclinação de 4,2 metros em rela-ção à vertical. A torre começou se a incli-nar logo que a construção foi iniciada, em 1173. Essa inclinação ocorreu justamente por causa de um erro de construção no ali-cerce (era muito fino), além do fato de o terreno ser mole.

Responda ao que se pede:Qual é a condição para que a torre perma-a) neça em equilíbrio, mesmo inclinando-se cada vez mais?

“Um foguete não será mais atraído pela b) Terra quando ele chegar a regiões fora da atmosfera terrestre.”

As afirmativas seguintes costumam ser 6. feitas por pessoas que não conhecem muito bem as leis da física. Apresente argumentos que mostrem que estas afirmativas não estão corretas.

se não existisse a força de atração, o saté-lite não estaria em órbita em torno da terra.

A atração gravitacional entre dois corpos se manifesta mesmo no vácuo, independente-mente de existir ou não um meio natural, como o ar, por exemplo, entre eles.

A torre permanecerá em equilíbrio enquan-to a vertical traçada de seu centro de gravida-de passar por sua base de sustentação.

Quanto maior for o produto entre as mas-sas dos dois corpos, maior será a força gravi-tacional. Quanto maior for a distância, menor será a força gravitacional.


EF9p-12-32

Se a torre tombar, qual será a posição do b) centro de gravidade no instante da queda?

Por que a torre correria o risco de tombar c) se fossem acrescentados mais andares a ela?

Observe a tirinha abaixo, em que Clarinha conversa com o pai.2.

ONDE ÉMINHA

CIDADE?

É AQUI.

ENTÃO, ESTAMOSDE PONTA- -CABEÇA!

Justifique o comentário de Clarinha.


Um corpo está em equilíbrio quando:3. a resultante das forças que atuam sobre a) ele é nula.somente uma força atua sobre ele.b) ninguém se aproxima do corpo e este c) permanece em equilíbrio.ele não apresenta nenhum movimento.d)

Como é possível determinar o centro de 4. gravidade de um corpo irregular? Faça um es-quema para demonstrar essa possibilidade.

se for traçada uma linha vertical partindo do centro de gravidade, esta passará da base de sustentação e, consequentemente, a torre se desequilibrará.

porque o centro de gravidade ficaria mais alto, diminuindo sua estabilidade.

todos os corpos sobre a terra estão sendo puxados pela força gravitacional no sentido do centro da terra. Essa força é responsável pelo peso dos corpos.

Alternativa A

segurando o corpo num ponto bem próxi-mo à borda, deixamos que ele atinja a posição de equilíbrio. traçamos, então, uma linha reta vertical. depois, penduramos o objeto em ou-tro ponto diferente e traçamos outra reta ver-tical. o centro de gravidade fica no ponto de encontro ou de intersecção das retas.


Atividade 48

A força centrípeta


Explique por que um satélite artificial 1. deve ser colocado em órbita em regiões fora da atmosfera terrestre.

NAsA

Um estudante afirmou que, em um sa-2. télite em órbita, atuam duas forças: a força de atração da Terra sobre o satélite e a força centrípeta que o mantém em órbita. Critique a afirmação do estudante.


Ao longo de uma curva circular, o velocí-3. metro de um carro indica 20 km/h. A veloci-dade desse carro varia? Que força está agindo sobre o carro?

A força gravitacional que mantém um 4. satélite girando ao redor do Sol é uma força centrípeta? Explique essa afirmação.

para que a resistência do ar não altere o movimento do satélite.

Existe apenas uma força atuando no saté-lite: a atração da terra, que atua como força resultante centrípeta.

Embora o valor da velocidade não mude, a direção está mudando, portanto a velocidade, que é uma grandeza vetorial, muda. A força que está agindo sobre o carro é a força resultante centrípeta.

sim, porque a força gravitacional está mo-dificando a direção da velocidade do satélite.

Orientação ao Professoro próprio tema do capítulo, que trata de forças, mostra o “antagonismo”

que existe entre duas forças, ou seja, nunca uma força age sozinha, pois a toda ação corresponde uma reação.

sugerimos organizar, antes de começar o estudo, um jogo de cabo de guerra com dois grupos de igual número de pessoas (três de cada lado), em cada ponta de uma corda. dê nomes aos grupos e permita que os alunos percebam quais são as forças envolvidas em um sistema. discuta a direção, o sentido e a intensidade das forças. Comente a força resultante.

9oano-g 9_atividades ciencias

Documents