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24-05-2012
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Sumário
Energia em movimentos – Unidade temática 2
• Transferências de energia como trabalho.
- Conceito de força (revisão).
- As componentes duma força.
- Trabalho de uma força constante e energia transferida.
Exemplos de aplicação.
Aplicações – Energia em movimentos (pág. 112).
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As forças
As forças traduzem e medem interações entre corpos.
A aplicação de uma força sobre um corpo pode provocar uma alteração do seu
estado de repouso ou de movimento e pode ainda causar-lhe deformação.
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Energia em movimentos Transferências e transformações de energia em sistemas complexos – aproximação ao modelo da partícula material
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Tipos de forças
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Energia em movimentos Transferências e transformações de energia em sistemas complexos – aproximação ao modelo da partícula material
… de contacto”.
… à distância”.
Para haver uma força é necessário existir uma interação entre os corpos. As
interações podem ser por contacto ou à distância. As forças que estão relacionadas
com estes tipos de interações, dizem-se respetivamente:
“Forças …
Representação das forças
Ponto de aplicação – no local onde se
exerce a força.
Direção – a da reta sobre a qual se aplica a
força.
Sentido – o da orientação da força sobre a
reta (para a esquerda ou para a direita, …).
Intensidade, módulo ou magnitude – o
valor ou norma do vetor. Quanto maior for o
tamanho relativo do vetor, maior é o valor
da força aplicada.
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A unidade de força no SI – chama-se
newton e representa-se por (N).
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Como se distingue direção e sentido?
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A direção e o sentido são conceitos diferentes: para cada direção, definem-se sempre dois sentidos.
A mesma direção e o mesmo sentido
A mesma direção e sentidos contrários
Direções diferentes (perpendiculares)
Exemplos:
Transferir energia como trabalho
Será que existe realização de
trabalho nesta situação?
Se o armário não se deslocar não há
transferência de energia como
trabalho.
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Transferir energia como trabalho
Será que existe realização de trabalho nesta
situação?
Se o bloco não se deslocar não há
transferência de energia como trabalho.
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Energia em movimentos Transferências e transformações de energia em sistemas complexos – aproximação ao modelo da partícula material
Transferir energia como trabalho
Será que existe realização de trabalho em ambos os casos?
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Em linguagem corrente o vocábulo “trabalho” é frequentemente associado a uma
ação ou esforço físico, quando, por exemplo, se diz que se vai “trabalhar ao
computador” ou que “o trabalho do campo é cansativo”.
Em Física, este conceito relaciona-se com as forças e com o deslocamento que a
ação das forças provoca nos corpos.
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Transferir energia como trabalho
A quantidade de energia transferida como trabalho por uma força depende do
ângulo entre a direção da força e a do deslocamento.
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Componentes duma força
𝐹1 – Componente normal da força.
𝐹2 – Componente eficaz da força.
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A componente eficaz da força
A componente eficaz da força, 𝐹𝑒𝑓 - É a
componente responsável pela
realização de trabalho sobre o centro
de massa.
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Relações trigonométricas
Trabalho de uma força constante
O trabalho duma força constante depende da força eficaz e do deslocamento do
centro de massa do corpo onde a força atua.
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e Como
A expressão geral do trabalho será:
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Deslocamento
Define-se deslocamento de um corpo – a mudança de posição do seu centro de
massa, ou seja, a movimentação do ponto de aplicação da força.
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Tipos de trabalho de uma força constante
Positivo, potente ou motor, se a projeção da força na direção do deslocamento
tem o mesmo sentido do movimento (figura l), o trabalho por ela realizado é
positivo (cos > 0) e designa-se por trabalho potente.
Negativo ou resistente, se a projeção da força na direção do deslocamento tem
sentido oposto ao movimento (figura II), o trabalho por ela realizado é negativo
(cos < 0) e designa-se por trabalho resistente.
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Nulo, se a força aplicada possui direção perpendicular à do deslocamento;
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Tipos de trabalho de uma força constante
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Trabalho como medida de energia
A grandeza trabalho é uma medida da energia transferida entre dois sistemas.
Portanto, quando uma força realiza trabalho sobre um corpo vai fazer com que
haja variação de energia do centro de massa desse corpo.
Então:
– quando o trabalho é positivo ou motor - a força contribuiu para um aumento
da energia do centro de massa (o sistema recebe energia);
– quando o trabalho é negativo ou resistente - a força contribui para uma
diminuição da energia do centro de massa do sistema (o sistema cede energia);
– quando o trabalho é nulo - não se verificam variações de energia do centro de
massa.
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Variação da quantidade de trabalho com o ângulo formado
O ângulo formado entre a força aplicada sobre um corpo e o seu deslocamento
influencia o valor da força eficaz, uma vez que é esta que efetivamente contribui
para o deslocamento.
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Variação da quantidade de trabalho com o ângulo formado
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Variação da quantidade de trabalho com o ângulo formado
Análise da situação do carro:
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Determinação gráfica do trabalho realizado por uma força
O valor do trabalho realizado por uma força pode ser calculado recorrendo a
gráficos de força em função do deslocamento.
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Determinação gráfica do trabalho realizado por uma força potente (a) e por uma força resistente (b).
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Resumo
Sumário
Energia em movimentos – Unidade temática 2
Continuação da lição anterior.
- Forças aplicadas e forças de ligação. Pares ação-reação.
- Representação das forças que atuam um corpo.
- Trabalho realizado por várias forças.
Aplicações (exercícios do manual pág. 112 - 114).
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Forças aplicadas e forças de ligação
Uma questão importante no estudo do movimento de um corpo tem a ver com as
ligações ou vínculos a que um corpo está sujeito, uma vez que essas ligações ou
vínculos restringem o seu movimento.
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Energia em movimentos Transferências e transformações de energia em sistemas complexos – aproximação ao modelo da partícula material
Quais são as forças que atuam sobre o saco de tangerinas?
São a força gravítica, Fg, e a tensão, T, que o dinamómetro exerce
sobre o saco.
A tensão, T, surge pelo facto de existir uma ligação ou vínculo
do saco de tangerinas ao dinamómetro. Trata-se de uma força
de ligação.
O mesmo não se verifica com a força gravítica, Fg. Esta atua
quer o saco de tangerinas esteja pendurado no
dinamómetro ou não.
Forças aplicadas e forças de ligação
As forças aplicadas são forças com características bem
definidas e atuam num corpo independentemente da
existência ou não de ligações ou vínculos.
Exemplos: a força gravítica, força elétrica, a força muscular,
a força elástica, ...
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As forças de ligação são forças que se exercem pelo facto
de um corpo estar sujeito a ligações ou vínculos. Os seus
valores dependem das forças aplicadas e, em situações de
movimento, das características do movimento.
Exemplos: as tensões de fios, as reações normais de
superfícies, as forças de atrito, ...
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Serão Pares Ação-Reação?
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ATENÇÃO! O PESO E A REACÇÃO NORMAL
QUE ACTUAM SOBRE UM CORPO NÃO
FORMAM UM PAR ACÇÃO-REACÇÃO.
As forças de um par ação-reação têm:
o mesmo módulo (intensidade)
a mesma direção
sentidos opostos
pontos de aplicação em corpos distintos
P
N
Pares Ação-Reação
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'PeP
AeR
Os pares ação-reação são:
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Trabalho realizado por várias forças que atuam sobre um sistema
Se, sobre um corpo, atuar mais do que uma força, a alteração da sua energia é
igual ao trabalho total realizado por todas as forças.
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Desde que o corpo se comporte como uma partícula material, isto é, que possa
ser representado pelo seu centro de massa, o trabalho total pode ser
determinado por 2 processos:
1. O trabalho total é a soma dos trabalhos realizados individualmente por
cada força:
Trabalho realizado por várias forças que atuam sobre um sistema
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Energia em movimentos Transferências e transformações de energia em sistemas complexos – aproximação ao modelo da partícula material
2. O trabalho total é igual ao trabalho realizado pela resultante das forças, que é
igual à soma vetorial de todas as forças e que traduz o efeito das várias forças
que sobre ele atuam. Ou seja:
Concluindo:
O trabalho realizado pela resultante das forças que atuam sobre um corpo em
movimento de translação é igual a soma dos trabalhos realizados por cada uma
das forças.
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Soma de vetores
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TPC
• Exercícios que ficarem por fazer da APSA Aplicações pág. 112 - 114.
– Transferência e transformações de energia em sistemas complexos. Aproximação ao
modelo da partícula material
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