Espaço A Terra, a Lua e forças gravíticas

Ciências Físico-Químicas – 7º Ano

Nelson Alves Correia Escola Secundária de Maria Lamas Agrupamento de Escolas Gil Paes

4.1 Indicar o período de rotação da Terra e as consequências do movimento de rotação da Terra.

Período de rotação da Terra – Tempo que a Terra demora a dar uma volta sobre si própria: 24 horas (um dia).

Consequências do movimento de rotação da Terra (de oeste para este):

• O dia e a noite;

• Movimento aparente do Sol e das estrelas (de este para oeste).

Dia – Metade da Terra que está iluminada pelo Sol.

Noite – Metade da Terra que não está iluminada pelo Sol.

Rotação da Terra

4.2 Medir o comprimento de uma sombra ao longo do dia, traçar um gráfico desse comprimento em função do tempo e relacionar esta experiência com os relógios de sol.

O movimento aparente do Sol provoca a:

• variação da altura do Sol ao longo do dia;

• variação do comprimento e da posição da sombra.

A variação da posição da sombra pode ser utilizada para construir um relógio de sol.

Movimento aparente do Sol

4.3 Explicar como nos podemos orientar pelo Sol.

Orientação pelo Sol

O Sol e a sombra permitem a nossa orientação durante o dia porque indicam os pontos cardeais:

• O Sol nasce aproximadamente a este (E). A sombra tem tamanho máximo, porque o Sol está baixo, e indica o oeste (O);

• O Sol indica o sul (S) ao meio-dia solar, quando a sua altura é maior. A sombra tem tamanho mínimo, porque o Sol está alto, e indica o norte (N). No hemisfério Sul o Sol indica o norte;

• O Sol põe-se aproximadamente a oeste (O). A sombra tem tamanho máximo, porque o Sol está baixo, e indica o este (E).

Meio-dia solar: 12h (horário de inverno) e 13h (horário de verão)

Variação do comprimento da sombra: a sombra diminui desde o nascer do sol até ao meio-dia solar e depois aumenta até ao pôr do sol.

Orientação pelo Sol

4.4 Indicar o período de translação da Terra e explicar a existência de anos bissextos.

Período de translação da Terra – Tempo que a Terra demora a percorrer uma órbita à volta volta do Sol: 365 dias e 6 horas (um ano).

Como o calendário tem 365 dias num ano, significa que faltam 6 horas.

Passado quatro anos, faltam 24 horas no calendário (um dia).

Para acertar o calendário com o período de translação da Terra adiciona-se um dia (29 de fevereiro) e ocorre um ano bissexto com 366 dias.

Translação da Terra

4.5 Interpretar as estações do ano com base no movimento de translação da Terra e na inclinação do seu eixo de rotação relativamente ao plano da órbita.

As estações do ano são a consequência do movimento de translação da Terra e da inclinação do eixo de rotação. Se a Terra rodasse direita, o Sol iluminava do mesmo modo os dois hemisférios e não havia estações.

Como a Terra roda inclinada, é verão no hemisfério que está virado para o Sol, porque fica mais iluminado, e é inverno no hemisfério que não está virado para o Sol, porque fica menos iluminado.

A distância ao Sol não é importante porque a Terra está mais perto do Sol quando é inverno no hemisfério Norte.

Estações do ano

4.6 Identificar planetas do Sistema Solar cuja rotação ou a inclinação do seu eixo de rotação não permite a existência de estações do ano.

Alguns planetas do Sistema Solar não têm estações do ano:

• Mercúrio, Vénus e Júpiter, porque o eixo de rotação está na vertical;

• Urano, porque o eixo de rotação está na horizontal.

Estações do ano

4.7 Associar os equinócios às alturas do ano em que se iniciam a primavera e o outono e os solstícios às alturas do ano em que se inicia o verão e o inverno.

As estações do ano são opostas nos dois hemisférios.

Estações do ano

Hemisfério Equinócio de março

Solstício de junho

Equinócio de setembro

Solstício de dezembro

Norte Início da primavera

Início do verão

Início do outono

Início do inverno

Sul Início do outono

Início do inverno

Início da primavera

Início do verão

4.8 Identificar, num esquema, para os dois hemisférios, os solstícios e os equinócios, o início das estações do ano, os dias mais longo e mais curto do ano e as noites mais longa e mais curta do ano.

Estações do ano

No solstício de junho, o hemisfério Norte encontra-se mais iluminado, o dia é o mais longo do ano e a noite é a mais curta do ano.

No solstício de dezembro, o hemisfério Norte encontra-se menos iluminado, a noite é a mais longa do ano e o dia é o mais curto do ano.

Nos equinócios, os hemisférios Norte e Sul encontram-se igualmente iluminados. O dia e a noite têm a duração de 12 horas em todos os locais da Terra.

Estações do ano

No inverno (A), o Sol está mais baixo, os raios solares estão muito inclinados e aquecem menos.

No verão (C), o Sol está mais alto, os raios solares estão pouco inclinados e aquecem mais.

Estações do ano

Movimentos da Lua 4.9 Identificar a Lua como o nosso único satélite natural, indicar o seu período

de translação e de rotação e explicar por que razão, da Terra, se vê sempre a mesma face da Lua.

A Lua é o único satélite natural da Terra.

Movimento de rotação da Lua – Movimento à volta de si própria;

Movimento de translação da Lua – Movimento à volta da Terra, com uma órbita quase circular e inclinada em relação à órbita da Terra.

Período de rotação da Lua – Tempo de uma rotação completa à volta de si própria: 27 dias e 8 horas ou 27,3 dias.

Período de translação da Lua – Tempo de uma translação completa à volta da Terra: 27 dias e 8 horas ou 27,3 dias.

Os períodos de rotação e de translação da Lua são iguais, por isso a Lua tem sempre a mesma face voltada para a Terra.

O ponto A da Lua está sempre voltado para a Terra.

Movimentos da Lua

4.10 Interpretar as formas como vemos a Lua, identificando a sucessão das

suas fases nos dois hemisférios.

Fases da Lua - Formas que a Lua apresenta quando é vista da Terra.

As fases da Lua ocorrem devido ao movimento de translação da Lua à volta da Terra e porque a face da Lua voltada para a Terra não está sempre iluminada do mesmo modo.

Cada fase da Lua dura cerca de uma semana (7 dias).

No hemisfério Sul, a Lua apresenta uma forma contrária.

Fases da Lua

A Lua vista do hemisfério Norte A Lua vista do hemisfério Sul

Fases da Lua

Quarto minguante

Lua nova

Quarto crescente

Lua cheia

Eclipses da Lua

4.11 Associar os termos sombra e penumbra a zonas total ou parcialmente escurecidas, respetivamente.

Sombra (umbra) – Zona totalmente escurecida.

Penumbra – Zona parcialmente escurecida.

Eclipses da Lua

4.12 Interpretar a ocorrência de eclipses da Lua (total, parcial, penumbral) e do Sol (total, parcial, anular), indicando a razão da não ocorrência de eclipses todos os meses.

Eclipses da Lua – Ocorrem quando a Terra encontra-se entre a Lua e o Sol.

A Lua fica escurecida porque passa dentro da sombra ou da penumbra da Terra. Só ocorrem na fase de Lua cheia.

Eclipses da Lua

Eclipse total da Lua – A Lua passa na sombra da Terra.

Eclipse parcial da Lua – Uma parte da Lua passa na sombra da Terra.

Eclipse penumbral da Lua – A Lua passa na penumbra da Terra.

Eclipses do Sol

Eclipses do Sol – Ocorrem quando a Lua encontra-se entre a Terra e o Sol.

A Lua passa à frente do Sol e tapa o Sol totalmente ou parcialmente.

A Terra escurece porque fica na sombra ou na penumbra da Lua.

Só ocorrem na fase de Lua nova.

Eclipses do Sol

Eclipse total do Sol – A Lua tapa todo o Sol e alguns locais da Terra ficam na sua sombra.

Eclipse parcial do Sol – A Lua tapa uma parte do Sol e alguns locais da Terra ficam na sua penumbra.

Eclipse anular do Sol – A Lua tapa quase todo o Sol ficando visível um anel luminoso à volta da Lua.

Eclipses

Quando ocorre um eclipse (ex: da Lua), cerca de 14 dias depois (27,3 / 2 = 13,6 dias) ocorre outro eclipse (ex: do Sol).

Não ocorrem eclipses todos os meses, sempre que é Lua cheia ou Lua nova, porque a órbita da Lua está inclinada em relação à órbita da Terra, pelo que a Lua passa por cima ou por baixo da sombra/penumbra da Terra ou da direção do Sol.

5.1 Caracterizar uma força pelos efeitos que ela produz, indicar a respetiva unidade no SI e representar a força por um vetor.

5.2 Indicar o que é um dinamómetro e medir forças com dinamómetros, identificando o valor da menor divisão da escala e o alcance do aparelho.

5.3 Concluir, usando a queda de corpos na Terra, que a força gravítica se exerce à distância e é sempre atrativa.

5.4 Representar a força gravítica que atua num corpo em diferentes locais da superfície da Terra.

5.5 Indicar que a força gravítica exercida pela Terra sobre um corpo aumenta com a massa deste e diminui com a distância ao centro da Terra.

Força gravítica

5.6 Associar o peso de um corpo à força gravítica que o planeta exerce sobre ele e caracterizar o peso de um corpo num dado local.

5.7 Distinguir peso de massa, assim como as respetivas unidades no SI.

5.8 Concluir, a partir das medições do peso de massas marcadas, que as grandezas peso e massa são diretamente proporcionais.

5.9 Indicar que a constante de proporcionalidade entre peso e massa depende do planeta e comparar os valores dessa constante à superfície da Terra e de outros planetas a partir de informação fornecida.

5.10 Aplicar, em problemas, a proporcionalidade direta entre peso e massa.

5.11 Indicar que a Terra e outros planetas orbitam em torno do Sol e que a Lua orbita em torno da Terra devido à força gravítica.

5.12 Indicar que a física estuda, entre outros fenómenos do Universo, os movimentos e as forças.

Força gravítica

As forças detetam-se através dos efeitos que produzem nos corpos:

• Movimento de um corpo que estava parado;

• Alteração do movimento (velocidade e direção);

• Deformação dos corpos.

Unidade de medida de força no Sistema Internacional (SI) – newton (N).

Forças

As forças representam-se por um vetor (seta) com as seguintes características:

• Intensidade (valor em newton; comprimento do vetor);

• Direção (horizontal, vertical e oblíqua);

• Sentido (para a direita, esquerda, cima e baixo);

• Ponto de aplicação (início do vetor, no centro do corpo).

Forças

Dinamómetro – Aparelho que serve para medir a intensidade das forças e que é constituído por uma mola.

Valor da menor divisão da escala – Valor menor que está marcado na escala do dinamómetro.

Alcance do dinamómetro – Valor maior que está marcado na escala do dinamómetro (máximo que se pode medir).

Forças

Força gravítica – É uma força atrativa, que atua à distância, responsável:

• Pelo movimento dos planetas à volta do Sol;

• Pelo movimento das luas à volta dos planetas;

• Pela queda dos corpos para a Terra.

• Pelas marés (a Lua e o Sol atraem a água do mar).

Força gravítica da Terra sobre a Lua Força gravítica do Sol sobre os planetas

Força gravítica

O Sol atrai os planetas.

Os planetas atraem as luas e o Sol.

As luas atraem os planetas.

Os planetas e as luas atraem os corpos na sua superfície.

Apesar da força gravítica ser atrativa, as luas não caem nos planetas e os planetas não caem no Sol devido à sua velocidade. Se não existisse a força gravítica, os corpos saíam das suas órbitas e continuavam pelo Espaço sempre em linha reta.

Força gravítica

A força gravítica exercida entre dois corpos:

• Aumenta quando a massa dos corpos é maior;

• Diminui quando a distância entre os corpos é maior.

No caso de um corpo na superfície da Terra, a força gravítica:

• Diminui com a altitude (porque a distância ao centro da Terra é maior);

• Aumenta com a latitude (porque a Terra é achatada nos polos e a distância ao centro da Terra é menor).

Força gravítica

A força gravítica da Terra no cimo do monte Everest é menor do que ao nível do mar, porque a distância ao centro da Terra é maior.

A força gravítica da Terra nos polos é maior do que no equador, porque a Terra é achatada nos polos.

A força gravítica da Lua é cerca de 6 vezes menor do que a força gravítica da Terra, porque a massa da Lua é menor.

A força gravítica de Júpiter é a maior de todos os planetas do Sistema Solar (é 2,7 vezes maior do que na Terra), porque Júpiter é o planeta com mais massa.

Força gravítica

Peso – É a força gravítica que um planeta exerce sobre um corpo. Mede-se com um dinamómetro e a unidade de medida no SI é o

newton (N). Representa-se por um vetor 𝑷

Peso e massa

O peso tem as mesmas características da força gravítica :

• Varia com a massa do corpo e com o local (altitude e latitude);

• Aumenta quando a massa do corpo é maior;

• Diminui quando a altitude aumenta e quando o corpo se encontra mais afastado dos polos (latitude menor);

• Varia de planeta para planeta, sendo maior nos planetas com maior massa;

• Intensidade (valor ou comprimento do vetor);

• Direção da reta que une o centro dos corpos;

• Sentido para o centro do planeta que atrai o corpo;

• Ponto de aplicação no centro do corpo que é atraído.

Peso e massa

No mesmo local, o valor do peso dos corpos é tanto maior quanto maior for a sua massa.

Quando os astronautas se afastam da Terra, o seu peso (força gravítica) vai diminuindo de intensidade. A distâncias muito elevadas da Terra, o peso dos corpos é muito reduzido.

Peso e massa

O valor do peso de um corpo é tanto menor quanto maior a distância ao centro do planeta.

O valor do peso de um mesmo corpo é tanto maior quanto maior for a massa do planeta.

Nestas figuras, tanto o achatamento dos polos terrestres como a

diferença no vetor peso estão exagerados.

Peso e massa

Massa – Quantidade de matéria que existe num corpo. Mede-se com uma balança e a unidade de medida no SI é o quilograma (kg).

A massa de um corpo não varia: é sempre a mesma em qualquer local que o corpo se encontre.

Peso e massa são grandezas físicas diferentes.

As afirmações “vou pesar-me” ou “o meu peso é 50 kg” não estão corretas, pelo que deve dizer-se “vou determinar a minha massa” e “a minha massa é 50 kg”.

Peso e massa

Massa

Mede-se com uma balança

A unidade de medida no SI é o quilograma (kg)

Não varia com a localização

Peso

Mede-se com um dinamómetro

A unidade de medida no SI é o

newton (N)

Pode variar com a localização

Peso e massa

Peso

valor da quantidade de matéria newton (N)

força que se representa por

um vetor

Massa

força gravítica

quilograma (kg)

unidade SI

também se designa por

sentido

direção

unidade SI

intensidade

define-se por

é diferente de

Peso e massa

O peso e a massa são diretamente proporcionais:

quando a massa aumenta o peso também aumenta na mesma proporção, que é um valor constante (constante de proporcionalidade “g”) para o mesmo local. Se a massa aumenta para o dobro, o peso também aumenta para o dobro.

Peso / massa = constante

Peso = massa x constante P = m x g m = P / g

A proporcionalidade direta entre peso e massa verifica-se num gráfico com a forma de uma linha reta.

Peso e massa

O valor de g varia de planeta para planeta, sendo maior em Júpiter.

Na Terra, o valor de g é cerca de 9,8 N/kg.

Em Júpiter, o valor de g é cerca de 23,4 N/kg.

Na Lua, o valor de g é cerca de 1,6 N/kg.

Na Terra, um corpo de massa 1 kg pesa 9,8 N:

P = m x g P = 1 x 9,8 = 9,8 N

Em Júpiter, um corpo de massa 1 kg pesa 23,4 N

P = m x g P = 1 x 23,4 = 23,4 N

Na Lua, um corpo de massa 1 kg pesa 1,6 N

P = m x g P = 1 x 1,6 = 1,6 N

Peso e massa

A Física estuda, entre outros fenómenos do Universo, os movimentos, as forças e a energia.