AMEI EscolarFísico-Química9º AnoResumo nº 1 Em trânsito (parte 1)

Movimentos na Terra

Este ano iremos estudar os movimentos na Terra. A parte da física que estuda os movimentos chama-se mecânica.

Tal como aprendeste anteriormente, os corpos podem estar em repouso ou em movimento. Estes estados são relativos pois dependem do referencial que é escolhido. Um referencial é o corpo ou corpos 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. As trajectórias podem ser rectilíneas ou curvilíneas. Dentro destas últimas as trajectórias podem ser circulares, elípticas, parabólicas, … Os movimentos podem classificar-se de acordo com o tipo de trajectória:

quando a trajectória é rectilínea, o movimento diz-se movimento rectilíneo;

Conteúdos desta unidade: Movimentos na

Terra; Velocidade e

aceleração média; Segurança rodoviária

e distância de segurança.

Exercícios resolvidosImagina que estás na estação e passa um comboio sem paragem. Olhas para a janela e vês dois amigos teus sentados um em frente ao outro, imóveis. Os teus amigos estão em repouso ou em movimento?R: Os meus amigos estão:- em repouso em relação um ao outro;- em movimento em relação a mim.

Imagina que estás deitado na tua cama, a dormir. Tu estás em repouso ou em movimento?R: Eu estou:- em repouso em relação à cama;- em movimento em relação ao Sol.

quando a trajectória é curvilínea, o movimento diz-se movimento curvilíneo.

Chama-se distância percorrida ao comprimento da trajectória.

Ilustração 1: Exemplo de trajectórias: o carro preto efectuou uma trajectória rectilínea e os outros dois efectuaram uma trajectória curvilínea

Rapidez média O movimento de um objecto realiza-se no espaço num certo

intervalo de tempo. O intervalo de tempo é a diferença entre o instante final e o instante inicial. É simbolizado por:

O símbolo significa “diferença” e lê-se delta.

No nosso dia-a-dia chamamos velocidade média ao quociente entre a distância percorrida e o intervalo de tempo. Em física chama-se a

esse quociente rapidez média.

No Sistema Internacional (SI) a unidade da distância é o metro e a unidade do tempo é o segundo, por isso, a unidade SI da rapidez média é o metro por segundo (m/s). A rapidez média indica se o movimento é mais ou menos rápido num dado intervalo de tempo.

Gráficos posição-tempo para um movimento rectilíneo É muito útil representar os movimentos através de um gráfico. Para o

movimento rectilíneo utilizamos um gráfico posição-tempo. Nestes gráficos representa-se o tempo no eixo das abcissas (eixo horizontal ou eixo x) e a posição no eixo das ordenadas (eixo vertical ou eixo y). Este gráfico não indica a trajectória de um corpo.

Exercício resolvidoSabendo que o carro demorou 9 segundos a percorrer esta distância calcula a rapidez média.

Exercício resolvidoConsideremos que temos um automóvel na auto-estrada, sempre à mesma velocidade, numa trajectória rectilínea, sempre no mesmo sentido. Constrói o gráfico correspondente a este movimento.

Exercícios 11. Completa os espaços em branco com as palavras dentro da caixa.O António observa a chegada de um barco num cais. Verifica que todos os passageiros estão sentados e apenas alguns elementos da tripulação circulam no interior do barco. Considerando este problema podemos dizer que:- Os elementos da tripulação estão em _____________ em relação ao barco.- Os elementos da tripulação estão em _____________ em relação aos passageiros do barco.- Os passageiros estão em _____________ em relação ao barco.- O António está em _____________ em relação ao barco e em relação a todos os seus ocupantes.- O António está em _____________ em relação ao cais.

2. O João, a Camila e o André decidiram fazer uma caminhada. Todos eles partiram de pontos diferentes, mas que ficavam todos a 4 km do ponto de chegada. Observa o seguinte gráfico de posição tempo e responde às questões.

a) Qual dos três amigos chegou primeiro ao ponto de encontro?______________________________________________________________________

b) Algum dos amigos parou antes de chegar ao ponto de encontro? Quem e em que intervalo de tempo?______________________________________________________________________

Exercícios 1c) No intervalo de tempo [50;70] min as linhas que representam o trajecto da Camila e as linhas que representam o trajecto do André estão sobrepostas. Explica o que isto significa.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Indica:i. ao fim de quantos minutos o André terminou o percurso.______________________________________________________________________

ii. ao fim de quantos minutos o João atingiu 2 km.______________________________________________________________________

iii. ao fim de 25 minutos quantos km atingiu a Camila.______________________________________________________________________

iv. quantos km percorreu o André no intervalo de tempo [30; 40] min.______________________________________________________________________

d) Calcula a velocidade média de todos os amigos:i. ao longo de todo o percurso.

ii. no intervalo de tempo [40;60] min.

Velocidade e aceleração

A velocidade é uma grandeza física caracterizada por: um valor que indica se o corpo se move depressa ou devagar; a direcção do movimento do corpo; o sentido do movimento do corpo (para que lado se move).

À velocidade de um corpo num dado instante dá-se o nome da velocidade instantânea. A velocidade não é uma grandeza escalar (como a rapidez média) mas sim uma grandeza vectorial. Uma grandeza escalar é caracterizada por apenas um número. Uma

grandeza vectorial (que é representada por ) é representada por um

vector e tem módulo (valor), direcção e sentido.

A aceleração média é uma grandeza física que mede a variação da velocidade (aumento ou diminuição) por unidade de tempo. Esta

Exercício resolvidoIndica a velocidade de cada uma destas bolas depois de lançadas segundo o representado.

A bola nº 1 tem direcção vertical, sentido cima-baixo e valor de 5m/s.A bola nº 2 tem direcção horizontal, sentido direita-esquerda e valor de 5 m/s.A bola nº 3 tem direcção vertical, sentido cima-baixo e valor de 10 m/s.A bola nº 4 tem direcção oblíqua e valor de 15 m/s.

grandeza é representada por e também, por um vector. A

unidade de SI da aceleração média é o m/s2 (metro por segundo ao quadrado) e o seu valor, num movimento rectilíneo, é dado por:

Num movimento rectilíneo se a aceleração média tiver um valor constante dizemos que se trata de um movimento uniformemente variado, ou seja, as variações de velocidade do corpo são iguais em

intervalos de tempo iguais. Dentro deste tipo de movimento podemos encontrar três tipos:

movimento rectilíneo uniforme - a aceleração média é igual a zero;

movimento rectilíneo uniformemente acelerado - a aceleração média é constante e positiva (a velocidade final é superior à inicial). Os vectores e

têm o mesmo sentido; movimento rectilíneo

uniformemente retardado - a aceleração média é constante e negativa (a velocidade

Exercício resolvidoCalcula a aceleração média em cada um dos casos e classifica o tipo de movimento.

Movimento rectilíneo uniformemente acelerado

final é inferior à inicial). Os vectores e têm sentidos

opostos.

Com um gráfico velocidade-tempo é possível calcular a distância percorrida por um corpo num dado momento. A distância percorrida num certo intervalo de tempo é igual à área compreendida entre o

Exercício resolvido (continuação)

Movimento rectilíneo uniformemente retardado

Movimento rectilíneo uniforme

eixo horizontal (eixo do tempo) e a linha do gráfico velocidade-tempo nesse intervalo de tempo.

Exercícios 21. Indica a velocidade de cada uma destas bolas depois de lançadas segundo o representado.

2. Quando o pai da Joana a foi buscar à escola, esta decidiu registar num gráfico a viagem. Observa o gráfico e responde às questões.

a) Identifica os intervalos de tempo em que o gráfico representa:i. movimento rectilíneo uniformemente acelerado.____________________________________________________________________________________________________________________________________________ii. movimento rectilíneo uniforme.____________________________________________________________________________________________________________________________________________

AJUDA:A distância percorrida é dada pela área do gráfico. Decompõe a figura em várias figuras geométricas conhecidas.

Exercícios 2iii. movimento rectilíneo uniformemente retardado. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Indica a aceleração média, em m/s2 nos seguintes intervalos de tempo:i. [0;1] min

ii. [10;11] min

c) A meio do percurso escola-casa da Joana existe um semáforo. Identifica em que intervalo de tempo o carro esteve parado neste. Justifica.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d) Determina quantos km tem de distância o percurso escola-casa da Joana.

AJUDA:Começa a resolver o exercício, passando todos os dados para a unidade pretendida (m/s2).

Segurança rodoviária e distância de segurança

Quando circulamos na via pública uma das coisas que devemos ter em atenção é a distância mínima entre veículos, que é chamada de distância de segurança. A distância de segurança está dependente de dois factores: distância de reacção e distância de travagem.

A distância de reacção é a distância que um automóvel percorre durante o tempo de reacção. O tempo de reacção é o intervalo de tempo entre a percepção do perigo e o instante em que o condutor acciona o travão. Assim, durante o tempo de reacção o automóvel mantém-se à mesma velocidade que trazia. A distância de reacção relaciona-se com o tempo de reacção a partir da seguinte equação:

Quanto maior for o tempo de reacção, maior a distância de reacção e maior o perigo. O tempo de reacção depende exclusivamente do condutor e varia tipicamente entre 0,75s e 1s. O tempo de reacção aumenta com factores como a fadiga e a sonolência, o stress e estados emocionais fortes, a ingestão de certos medicamentos, drogas ou álcool, a idade e o uso de telemóvel.

A distância de travagem é a distância percorrida durante o tempo de travagem. O tempo de travagem é o intervalo de tempo que decorre desde a travagem até à imobilização do veículo. A distância de travagem depende de vários factores como a velocidade do automóvel, do tipo de automóvel, do estado dos travões e dos pneus, o tipo de travagem, da perícia do condutor e das condições do piso.

Assim, podemos afirmar que a distância de segurança é a distância total percorrida, desde que o condutor vê o obstáculo até que o automóvel se imobiliza e é expressa pela seguinte equação:

Com um gráfico velocidade-tempo é possível calcular a distância percorrida por um corpo num dado momento. Assim também é possível calcular a distância de segurança.

Por estas razões, é recomendado a todos os condutores que: mantenham uma distância de um metro por cada km/h; mantenham uma distância correspondente a um veículo por

cada 10 km/h.

Exercício resolvidoCalcula a distância de segurança a partir do seguinte gráfico.

Distância de reacção Distância de travagem Distância de segurança

Exercícios 31. Observa o gráfico referente ao movimento de um automóvel cujo condutor vê obras a 65 m de distância.

Exercícios 3a) Qual é o tempo de reacção do condutor?_________________________________________________________________

b) Qual é o tempo de travagem?_________________________________________________________________

c) O condutor terá sofrido uma colisão? Justifica com cálculos.

d) Supõe que o condutor estava embriagado e que o seu tempo de reacção era o dobro do indicado no gráfico. O condutor teria sofrido, agora uma colisão? Justifica com cálculos.

2. Preenche os espaços em branco com as palavras dentro da caixa e revê os teus conhecimentos até aqui.

a) Uma _______________ é a linha que une as posições ocupadas por um corpo quando ele se move. Pode ser _______________ ou rectilínea.b) A _______________ indica se o movimento é muito ou pouco rápido num intervalo de tempo.c) A _______________ é sempre um vector tangente à trajectória.d) A _______________ indica a variação de velocidade em cada segundo de movimento.e) Os movimentos são _______________, _______________ ou

Exercícios 3 _______________ se o valor da velocidade se mantém, aumenta ou diminui, respectivamente.f) Um movimento _______________ tem aceleração média constante.g) O _______________ é o intervalo de tempo que decorre desde que o condutor se apercebe do perigo até accionar o travão.h) A _______________ é a distância percorrida durante o tempo de reacção.i) A _______________ é a soma da distância de reacção com a distância de travagem.