fisic 2b 5

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<p>Forças I</p><p>Física</p><p>2o bimestre – Aula 5</p><p>Ensino Médio</p><p>● Dinâmica. ● Analisar a interação dos</p><p>corpos a partir das forças</p><p>peso, normal e tração.</p><p>Observe o gif a seguir.</p><p>Descreva o que você vê.</p><p>Como você explica o que</p><p>está acontecendo?</p><p>5 MINUTOSVirem e conversem</p><p>Crianças brincando de puxar uma</p><p>corda</p><p>Diferente da linguagem cotidiana,</p><p>massa e peso são conceitos</p><p>diferentes. Enquanto a massa é a</p><p>quantidade de matéria em um</p><p>corpo, o peso é uma força.</p><p>Os corpos próximos à superfície da</p><p>Terra caem com aceleração g = 9,8</p><p>m/s2. Isso quer dizer que estão sob</p><p>ação de uma força. Essa força de</p><p>origem gravitacional é o peso (P).</p><p>Força peso</p><p>A força peso pode ser calculada a</p><p>partir do produto da massa (m)</p><p>pela aceleração da gravidade (g):</p><p>𝑃 = 𝑚 ∙ Ԧ𝑔</p><p>Continua...</p><p>Independentemente da posição ou do</p><p>movimento do corpo, sua força peso sempre</p><p>estará direcionada para o centro do corpo que</p><p>exerce atração gravitacional sobre ele.</p><p>Ԧ𝑃</p><p>𝑚</p><p>Assim, podemos dizer que o peso de</p><p>uma pessoa de massa 50 kg é 500 N,</p><p>uma vez que: 𝑃 = 50 ∙ 10 = 500 𝑁,</p><p>considerando a aceleração da gravidade</p><p>de aproximadamente 10 m/s2.</p><p>Como a aceleração da gravidade é</p><p>diferente em outros lugares do espaço, o</p><p>peso para uma mesma massa também</p><p>será diferente.</p><p>Considerando que na Lua a aceleração</p><p>da gravidade é 𝑔𝑙𝑢𝑎 = 1,6 𝑚/𝑠2, o peso</p><p>de uma pessoa de 50 kg na Lua será:</p><p>𝑃𝑙𝑢𝑎 = 𝑚 ∙ 𝑔𝑙𝑢𝑎 = 50 ∙ 1,6 → 𝑃𝑙𝑢𝑎 = 80 N.</p><p>A massa de um corpo não vai se alterar em</p><p>função da aceleração da gravidade à qual</p><p>esteja submetida, mas sua força peso vai</p><p>sofrer alterações.</p><p>O peso do astronauta na Lua é menor em comparação</p><p>com o seu peso na Terra. Por isso, seu caminhar fica mais</p><p>leve e lento</p><p>A força normal (N) é aquela que</p><p>surge quando existe o contato</p><p>direto entre dois corpos</p><p>impedindo que eles se</p><p>atravessem. Essa força sempre</p><p>se apresenta no sentido da</p><p>repulsão entre os corpos e em</p><p>direção perpendicular à</p><p>superfície.</p><p>Força normal</p><p>Ԧ𝑃</p><p>𝑚</p><p>𝑁</p><p>𝑚</p><p>Ԧ𝑃</p><p>𝑁</p><p>𝑚</p><p>Ԧ𝑃</p><p>𝑁</p><p>Continua...</p><p>Algumas considerações importantes sobre</p><p>a força normal:</p><p>• A força normal não tem uma expressão</p><p>matemática própria;</p><p>• A força normal é uma força de reação</p><p>ao contato entre dois corpos ou do</p><p>contato com a superfície;</p><p>• A força normal e a força peso atuando</p><p>em um mesmo corpo não formam um</p><p>par de ação e reação, uma vez que</p><p>com ambas atuando sobre o mesmo</p><p>corpo, não estão de acordo com a 3a</p><p>Lei de Newton.</p><p>𝑚</p><p>Ԧ𝑃</p><p>Se não houver contato entre as</p><p>superfícies, não haverá força</p><p>normal.</p><p>Considere que um elevador está subindo com aceleração de 0,5 m/s2.</p><p>Sobre o piso do elevador há uma pessoa de 60 kg. Qual é a força normal</p><p>que o piso do elevador exerce sobre a pessoa? Considere g = 10 m/s2</p><p>Considere que um elevador está subindo com aceleração de 0,5 m/s2. Sobre o</p><p>piso do elevador há uma pessoa de 60 kg. Qual é a força normal que o piso do</p><p>elevador exerce sobre a pessoa? Considere g = 10 m/s2</p><p>No diagrama de corpo livre da situação temos a aceleração do corpo na vertical</p><p>para cima, a força peso na vertical para baixo e a força normal do piso na</p><p>vertical para cima.</p><p>Considerando o referencial positivo do eixo y para cima, tem-se que:</p><p>𝐹𝑅 = 𝑚 ∙ 𝑎</p><p>𝐹𝑅 = 𝑁 − 𝑃</p><p>𝑚 ∙ 𝑎 = 𝑁 −𝑚 ∙ 𝑔</p><p>𝑁 = 𝑚 ∙ 𝑎 + 𝑚 ∙ 𝑔</p><p>𝑁 = 60 ∙ 0,5 + 60 ∙ 10 = 30 + 600 → 𝑁 = 630 𝑁</p><p>Correção</p><p>A humanidade faz o uso de cordas</p><p>desde muito tempo. Elas são utilizadas</p><p>para movimentar objetos muito</p><p>massivos, grandes e difíceis de serem</p><p>carregados com a força do próprio corpo.</p><p>A força aplicada por meio da corda ao</p><p>ser tensionada é transmitida diretamente</p><p>para o corpo. A transmissão de força</p><p>que ocorre por meio de cordas, fios ou</p><p>barras rígidas é chamada de força de</p><p>tração.</p><p>Força de tração</p><p>Para o estudo dessa força,</p><p>consideraremos os objetos de</p><p>transmissão de força, ou seja, os fios</p><p>ideais, que são:</p><p>• Inextensíveis;</p><p>• De massa desprezível;</p><p>• Perfeitamente flexíveis;</p><p>• Apresentam apenas a dimensão de</p><p>comprimento.</p><p>Continua...</p><p>Além de utilizar cordas ou fios ideais para puxar objetos, é possível</p><p>utilizá-las para conectar corpos. Veja a seguir:</p><p>Neste caso, temos para o corpo a:</p><p>𝑇𝑏,𝑎 = 𝐹𝑅 𝑎</p><p>𝑇𝑏,𝑎 = 𝑚𝑎 ∙ 𝑎</p><p>Para o corpo b:</p><p>𝐹 − 𝑇𝑎,𝑏 = 𝐹𝑅 𝑏</p><p>𝐹 − 𝑇𝑎,𝑏 = 𝑚𝑏 ∙ 𝑎</p><p>Continua...</p><p>Assim como previsto pela 3a Lei de</p><p>Newton, como as forças de tração têm</p><p>mesma intensidade, mesma direção,</p><p>sentidos opostos e agem sobre corpos</p><p>diferentes, as forças de tração, nesse</p><p>caso, formam um par de ação e reação.</p><p>Um outro caso comum do uso de fios ideais é o de suspender corpos</p><p>por meio de polias. Veja a seguir:</p><p>Neste caso, temos para o corpo a:</p><p>𝑇𝑏,𝑎 = 𝐹𝑅 𝑎</p><p>𝑇𝑏,𝑎 = 𝑚𝑎 ∙ 𝑎</p><p>Para o corpo b:</p><p>𝑃𝑏 − 𝑇𝑎,𝑏 = 𝐹𝑅 𝑏</p><p>𝑃𝑏−𝑇𝑎,𝑏= 𝑚𝑏 ∙ 𝑎</p><p>A figura a seguir mostra um bloco de 6 kg pendurado em repouso no teto por um</p><p>fio ideal. Determine o valor da tração no fio. Considere g = 10 m/s2.</p><p>A figura a seguir mostra um bloco de 6 kg pendurado em repouso no teto por um</p><p>fio ideal. Determine o valor da tração no fio. Considere g = 10 m/s2.</p><p>A partir do diagrama de corpo livre do bloco, temos</p><p>forças apenas na vertical, sendo estas a força de tração</p><p>e o peso. Assim:</p><p>𝐹𝑅 = 𝑇 − 𝑃</p><p>𝑚 ∙ 𝑎 = 𝑇 − 𝑃</p><p>Como o bloco está em repouso, 𝑎 = 0</p><p>0 = 𝑇 − 𝑃</p><p>𝑇 = 𝑃</p><p>𝑇 = 𝑚 ∙ 𝑔</p><p>𝑇 = 6 ∙ 10</p><p>𝑇 = 60 𝑁</p><p>𝑇</p><p>Ԧ𝑃</p><p>Correção</p><p>Para testar a aplicação de diversos conjuntos de força, manipule</p><p>o simulador virtual. Experimente as opções “Net Force” (Força de</p><p>tração) e “Motion” (Movimento). Altere as diversas opções de</p><p>variáveis e anote suas observações.</p><p>Simulador de forças</p><p>https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_en.html</p><p>● Aprendemos a diferença entre massa e</p><p>peso;</p><p>● Verificamos matematicamente a força</p><p>peso;</p><p>● Verificamos a força normal sobre diferentes</p><p>tipos de superfície;</p><p>● Determinamos o cálculo da força de tração</p><p>em situações diferentes.</p><p>Slide 3 – https://www.gettyimages.com.br/detail/v%C3%ADdeo/group-of-small-preschool-children-</p><p>play-a-tug-of-war-imagens-de-arquivo/1137973614?adppopup=true</p><p>Slide 5 – https://giphy.com/gifs/moodman-moon-astronaut-walk-lS7GfvzSVhWOhJKlng</p><p>Slide 9 – https://www.preparaenem.com/fisica/forca-normal-forca-peso-no-elevador.htm</p><p>Slide 10 – https://cursoenemgratuito.com.br/forca-de-atrito/</p><p>Slides 11 e 12 – https://brasilescola.uol.com.br/fisica/tracao.htm</p><p>https://www.gettyimages.com.br/detail/v%C3%ADdeo/group-of-small-preschool-children-play-a-tug-of-war-imagens-de-arquivo/1137973614?adppopup=true</p><p>https://www.gettyimages.com.br/detail/v%C3%ADdeo/group-of-small-preschool-children-play-a-tug-of-war-imagens-de-arquivo/1137973614?adppopup=true</p><p>https://giphy.com/gifs/moodman-moon-astronaut-walk-lS7GfvzSVhWOhJKlng</p><p>https://www.preparaenem.com/fisica/forca-normal-forca-peso-no-elevador.htm</p><p>https://cursoenemgratuito.com.br/forca-de-atrito/</p><p>https://brasilescola.uol.com.br/fisica/tracao.htm</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4: Força peso</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6: Força normal</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10: Força de tração</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p>