Movimento e Forças (I)

1. Ciências Físico-químicas - 9º ano de escolaridade Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimento e Forças (I) 1 – Movimentos e suas características 1.1. O que é o movimento 1.2. Grandezas físicas características do movimento 1.3. Tipos de Movimento

2. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares COMPETÊNCIAS

3. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares 1 – Movimentos e suas características 1.1. O que é o movimento • Em que situação dizemos que um objecto está em repouso? • E em movimento? • E tu, estás em movimento ou em repouso?

4. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares MOVIMENTO E REPOUSO Quando, perante a luz vermelha do semáforo, a posição do automóvel não muda… Enquanto a posição do automóvel muda… … o automóvel está em repouso. … o automóvel está em movimento. O estado de movimento ou de repouso de um corpo é relativo, isto é, depende do referencial escolhido.

5. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares MOVIMENTO E REPOUSO Alguns conceitos importantes Referencial: ponto ou sistema de pontos em relação ao qual se estuda o movimento de um corpo. Posição: lugar ocupado pelo corpo, no espaço, em relação ao referencial escolhido. Movimento: mudança da posição do corpo com o tempo em relação ao referencial. Repouso: a posição do corpo permanece constante no tempo em relação ao referencial.

6. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares 1 – Movimentos e suas características 1.2. Grandezas físicas Características do movimento • Quão rápido és tu?

7. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Grandeza escalar: quando é apenas necessário identificar um valor e a respetiva unidade de medida. (ex: altura de uma pessoa, a distância entre duas localidades). Grandeza vetorial: quando, para além do valor é necessário indicar outras informações (ex: deslocamento, velocidade, força) Para caraterizar uma grandeza vetorial é necessário, para além do seu valor ou intensidade, identificar a sua direção e o seu sentido e, nas que exista, o seu ponto de aplicação.

8. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO

9. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Trajetória - Linha imaginária formada pelas sucessivas posições ocupadas por qualquer ponto de um corpo ao longo do seu movimento. Se as sucessivas posições definirem uma linha recta, a trajectória é rectilínea. Se as sucessivas posições definirem uma linha curva, a trajectória é curvilínea (circular, elíptica). • Trajectória elíptica; • Trajectória circular; • Trajectória rectilínea; • Trajectória irregular. TIPOS DE TRAJECTÓRIAS: De acordo com a forma da trajetória, os movimentos podem ser classificados em movimentos rectilíneos e movimentos curvilíneos.

10. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Distância ou espaço percorrido (d): é uma grandeza escalar, sempre positiva, que é medida sobre a trajetória. O seu valor indica a medida ou comprimento do percurso efetuado pelo corpo sobre a trajetória. Quanto maior é o comprimento da trajectória, maior é a distância percorrida. Deslocamento ( ) – é uma grandeza vectorial. O vector deslocamento tem origem na posição inicial e a extremidade na posição final. O seu valor indica a distâncias, medida em linha reta, entre as posições inicial e final do corpo. A Unidade SI de distância e de deslocamento é o metro (m).

11. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO ESCOLA CASA Quando o João vai para a Escola, percorre uma distância maior seguindo a trajectória A que tem maior comprimento Trajectória B Trajectória A Exemplo carro versus mota!

12. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO A rapidez média, rm,corresponde à razão entre a distância percorrida por um corpo e o intervalo de tempo que demorou a percorrê-la: A rapidez média exprime-se, no Sistema Internacional, em metro por segundo, m/s.

13. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Exemplo 1: Duas cidades distam 300 km. Se um automóvel demorar 3 horas e 30 minutos de uma cidade à outra, qual a rapidez média com que se desloca o automóvel? Resolução: Dados d = 300 km t = 3 h 30 min = 3,5 h rm = ? RESPOSTA: O automóvel percorreu a distância de 300 km com uma rapidez média de 85,7 km/h

14. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Exemplo 2: A distância da Terra à Lua é de 384 000 km. Considerando que a rapidez média com que a nave “Apolo 11” foi à Lua, foi de 4 000 km/h, qual o tempo que demorou a viagem até à Lua, supondo que a trajectória é rectilínea? Resolução: Dados rm = 4 000 km/h d = 384 000 km t = ? RESPOSTA: A nave “Apolo 11” demorou 96 horas na viagem até à Lua.

15. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Exemplo 3: Um homem desloca-se com uma rapidez média de 1,4 m/s, durante 1,5 h. Quantos quilómetros percorre o homem? Resolução: Dados rm = 1,4 m/s t = 1,5 h d = ? RESPOSTA: O homem percorre a distância de 7,56 km.

16. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Velocidade média,( ), é uma grandeza vetorial e determina-se fazendo o quociente entre o vetor deslocamento ( ) efetuado por um corpo e o intervalo de tempo ( ) a percorrê-lo: • Nos movimentos retilíneos o valor (módulo ou intensidade) da velocidade média pode ser determinado por: • Como é uma grandeza vetorial, para além do valor (módulo ou intensidade) permite-nos saber a direção e o sentido do movimento do corpo; • Não depende da trajetória efetuada durante o movimento, mas sim, e apenas das posições final e inicial do corpo.

17. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO • O valor da velocidade média pode ser positivo, negativo ou nulo: • Se vm > 0  o corpo move-se no sentido considerado positivo da trajetória; • Se vm = 0  identifica-se que o corpo regressou ao ponto de partida (posição final é a mesma que a inicial); • Se vm < 0  o corpo move-se no sentido considerado negativo da trajetória. • O valor da velocidade média só coincide com a rapidez média se a distância percorrida for igual ao valor do descolamento: • vm = rm se e só se d = x, e • O cálculo de uma grandeza média num dado intervalo de tempo não nos dá a informação sobre o valor que essa grandeza tomou em cada instante ao longo desse intervalo.

18. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO EXERCÍCIO 1 Considere-se um autocarro que se mova entre três localidades A, B e C, em linha reta e por essa ordem. Indica o valor do deslocamento e a distância percorrida nos percursos entre A e B, entre B e C e entre A e C. Sabendo que o autocarro demorou 30 minutos a fazer o percurso de A para B, e 15 minutos de B até C. Calcula a rapidez mádia e o valor da velocidade média em km/h e em m/s, de A até b, e no percurso total de A até C. B A C 10 km 0 km 3 km

19. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Aceleração Quando viajamos num automóvel/autocarro, apercebemo-nos facilmente que o movimento não se faz sempre com a mesma velocidade: quando arranca, a sua velocidade aumenta, e quando trava a velocidade diminui. Quando a velocidade de um objeto se altera ao longo do tempo dizemos que sofre aceleração.

20. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO • Aceleração( ) é uma grandeza vetorial que mede a variação da velocidade num intervalo de tempo. Calcula-se pelo quociente entre a variação de velocidade ( ) entre dois pontos e o intervalo de tempo decorrido ( ). • Nos movimentos retilíneos o valor (módulo ou intensidade) da aceleração média pode ser determinado por: • A sua unidade do SI é o metro por segundo quadrado (m/s2).

21. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Considerando que o movimento ocorre apenas no sentido positivo da trajetória, o valor da aceleração média pode ser positivo, negativo ou nulo. V (m/s) am= 0 v am< 0 am> 0 t(s) 0 t1 t2 t3

22. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares GRANDEZAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO Resumo

23. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares VARIAÇÃO DA VELOCIDADE E TIPOS DE MOVIMENTOS V (m/s) MRU v MRUR MRUA t(s) 0 t1 t2 t3

24. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares GRÁFICOS POSIÇÃO TEMPO f = x (t) • Um gráfico posição tempo permite-nos saber: • a posição do corpo a cada instante de tempo; • o sentido do movimento (positivo se a coordenada de posição aumenta ao longo do tempo e negativo de esta diminuir); • A velocidade média entre dois quaisquer pontos, a partir dos valores da posição e do tempo correspondentes e usando a expressão: x3 x2 x (m) x1 x4 t4 t(s) 0 t1 t2 t3 • Corresponde ao valor da velocidade! • Quanto mais inclinada estiver a reta, maior será a velocidade do movimento do corpo; • Quanto menos inclinada estiver a reta, menor será a velocidade do movimento do corpo. O gráfico é um segmento de reta, com uma certa inclinação, que passa pela origem do referencial, que coincide com a posição no instante inicial .

25. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares GRÁFICO VELOCIDADE TEMPO f = v(t) • Através de um gráfico velocidade – tempo podemos saber: • O valor algébrico da velocidade em cada instante; • O sentido do movimento consoante o sinal do valor algébrico da velocidade; • A distância (deslocamento) pelo cálculo da área da figura geométrica formada entre o eixo do tempo e a linha que une os valores da velocidade. V (m/s) Área = v x t v Para o cálculo da distância percorrida a área é sempre positiva, quer seja acima ou abaixo do eixo temporal, mas para o cálculo do deslocamento consideram-se positivas as áreas que estão acima do eixo temporal e negativas as que estão abaixo do eixo temporal. t(s) 0 t

26. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares GRÁFICO ACELERAÇÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO f = a(t) • Um gráfico aceleração – tempo dá-nos informações sobre: • O valor algébrico da aceleração em cada instante (aceleração instantânea); • O sentido da aceleração consoante o sinal do seu valor algébrico; • Por comparação com os valores da velocidade, como o sinal da velocidade dá, em cada instante, o sentido do movimento, se a aceleração tiver sinal contrário ao da velocidade, tem sentido ao do movimento (movimento retardado) e, se tiver o mesmo sinal da velocidade, tem o sentido do movimento (movimento acelerado) V (m/s) am= 0 v am< 0 am> 0 t(s) 0 t1 MRU t2 t3 MRUR MRUA

27. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares 1 – Movimentos e suas características 1.3. Tipos de movimentos • Como se classificam os movimentos? • Quais as suas características?

28. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Ano Lectivo 2012/2013 | Docente Marília Silva Soares TIPOS DE MOVIMENTOS • Os movimentos classificam-se de acordo com o tipo de trajetória descrita pelo corpo em movimento: • Se trajetória é retilínea, então, movimento classifica-se como movimentoretilíneo; • Se trajetória é curvilínea, então o movimento classifica-se como movimento curvilíneo. Os movimentos também se podem classificar de acordo com a velocidade do corpo:

29. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (M. R. U.) • Tipo de trajetória: retilínea; • Velocidade do movimento: constante; … distâncias iguais são percorridas em intervalos de tempos iguais, ou seja, as distâncias percorridas são diretamente proporcionais aos tempos gastos a percorrê-las. … quando não há inversão do sentido, o valor da distância percorria é igual ao do deslocamento; … quando não há inversão de sentido, o valor da velocidade é igual à rapidez média e é dado pelas expressões:

30. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (M. R. U. V.) Movimento retilíneo uniformemente variado (M.R. U.V.) Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado

31. Unidade 1 – EM TRÂNSITO Movimentos e Forças Docente: Marília Silva Soares TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (M. R. U. A.) • O valor da velocidade aumenta uniformemente ao longo do tempo; • Este movimento carateriza-se pelo facto de a velocidade e a aceleração terem o mesmo sinal algébrico. • O gráfico posição-tempo (x = f(t) ) não é uma reta, tem a forma de uma curva (parábola). • Se os gráficos, tanto da velocidade como da aceleração estão acima do eixo temporal, o movimento fez-se no sentido considerado positivo da trajetória; • Se os gráficos, tanto da velocidade como da aceleração estão abaixo do eixo temporal, o movimento fez-se no sentido considerado negativo da trajetória. • O sinal do valor algébrico da aceleração tem de ser o mesmo do da velocidade. • O gráfico de v = f(t) é uma reta com declive negativo; o valor da velocidade diminui ao longo do tempo. • O gráfico de a = f(t) é uma reta horizontal que está abaixo do eixo do tempo, porque a aceleração tem sentido negativo (sinal contrário ao do da velocidade).