Peso mecânica

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Ciências da Natureza e suas 
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 1ª Série
Peso
Vamos começar esse estudo fazendo algumas perguntas ...
Mas, antes de responder, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...
Por que os astronautas parecem flutuar quando estão no espaço?
Massa e Peso são a mesma coisa?
Por que, quem está do outro lado do mundo, não “cai para baixo”?
Imagem: NASA / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Força Peso
“Todos nós estamos “presos ao chão” por causa da existência de uma Força de Atração do Campo Gravitacional da Terra que nos puxa, na vertical, para baixo, com a aceleração gravitacional... O Peso é uma força de campo que atua no campo gravitacional de um corpo celeste, que tem sempre o sentido de aproximar o objeto que está sendo atraído para o centro desse corpo”.
KAZUHITO, Yamamoto. FUKE, Luiz Felipe. Física para o Ensino Médio. Saraiva. 2010.
Sendo m a intensidade da massa do objeto e g, a da aceleração da gravidade, seu peso é determinado pelo Princípio Fundamental da Dinâmica.
Imagem: Oleg Alexandrov / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Força Peso
Lembre-se:
A Força Peso é SEMPRE VERTICAL PARA BAIXO em relação à Terra.
Todas as imagens desse slide foram produzidas pelo Prof. Leandro Lima
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Massa Inercial e Massa Gravitacional são a mesma coisa?
Quando os Principia foram escritos por Newton, fazia-se distinção entre os conceitos de Massa Inercial e Massa Gravitacional.
Essa diferença foi superada pela Teoria da Relatividade Geral, Albert Einstein, que se baseia no fato de que Massa é justamente o conceito que mede duas variáveis distintas: a Inércia e a Gravitação.
KAZUHITO, Yamamoto. FUKE, Luiz Felipe. Física para o Ensino Médio. Saraiva. 2010.
Imagem: Oren Jack Turner, Princeton, N.J. / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
EXEMPLO: Se uma maçã pesa 1N na superfície da Terra, ela pesaria apenas ¼ N a uma distância duas vezes maior em relação ao centro da Terra. A uma distância três vezes maior, ela pesaria apenas 1/9 N. E assim sucessivamente.
Gráfico do Peso X Distância em relação à superfície da Terra
Obs.: Esse gráfico é conhecido como hipérbole cúbica
4f
2f
 0 2d 4d
Força
Distância
Força
Distância
1d 2d 3d 4d 5d
Força gravitacional ~1/d²
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
O que de fato as balanças medem?
Quando subimos numa balança, costumamos dizer que vamos nos pesar. Mas balanças, por definição, medem massa. Então o correto seria dizer que "vamos nos massar".
É claro que dizemos "vamos nos pesar" por uma questão cultural e, de fato, na linguagem cotidiana isso não tem nenhuma relevância. 
Imagem: Namtoagaowen / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Evan Bench / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
O que de fato as balanças medem?
O mecanismo pelo qual a balança obtém a massa do corpo depende do seu princípio de funcionamento. 
Imagem: Lilly_M / GNU Free Documentation License
Imagem: Berthold Werner / GNU Free Documentation License
Imagem: Rohgoyal / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Em deslocamentos horizontais ou repouso, a força resultante vertical é zero. Nesse caso, N = P.
Força Normal
É a força de reação que uma superfície exerce sobre um corpo nela apoiado.
Ela tem esse nome por sempre formar um ângulo de 90º com a superfície.
Imagem: Stannered / Domínio Público
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Força Normal
Lembre-se:
A Força Normal é SEMPRE PERPENDICULAR à superfície de apoio.
Pois o corpo não está apoiado em nenhuma superfície
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FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
As balanças de farmácia, que são as mais comuns, medem a Força Normal e não o Peso.
O que de fato as balanças medem?
De fato, a balança mede a NORMAL, mas nos informa o que seria a massa de um objeto único que estivesse colocado sobre ela. Outro argumento é o de que a balança deve estar na horizontal, para medir corretamente, pois, caso contrário, pode dar medidas (indiretas) erradas de massa.
Imagem: Evan Bench / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
Imagem: Berthold Werner / GNU Free Documentaion License
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Balança ou Dinamômetro ?
Elevador descendo acelerado. 
O que indica a leitura?
O que indica a leitura?
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Consideremos a seguinte situação:
Se nos pusermos em cima de uma balança, dentro de um elevador subindo, os nossos pés exercerão uma pressão maior sobre a balança – que registrará um peso superior ao medido com a balança no chão (figura a, ao lado).
Num elevador descendo acelerado, sentiremos a gravidade mais fraca. (figura b, abaixo).
Atenção
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Balança ou Dinamômetro ?
Em Repouso ou M.R.U.
	N = P = m.g
Leitura da “balança” = NORMAL = PESO
Sobe em Movimento Acelerado = Desce Retardado
	N > P  FR = m.aelev.  N – P = m.aelev. 
	N – m.g = m.aelev.  N = m(g + aelev.)
Leitura da “balança” AUMENTA
Sobe em Movimento Retardado = Desce Acelerado
	N < P  FR = m.aelev.  P – N = m.aelev. 
	m.g – N = m.aelev.  N = m(g – aelev.)
Leitura da “balança” DIMINUI
Queda Livre  aelev. = g
	N = m(g – aelev.)  N = 0
IMPONDERABILIDADE
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FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Numa conferência em Kyoto em 1922, Einstein descreveu um momento de inspiração que teve em 1907: “Encontrava-me sentado no gabinete de patentes em Berna, quando, de repente, me ocorreu um pensamento: se uma pessoa cair livremente, não sentirá o seu próprio peso. Fiquei surpreso. Esse simples pensamento causou-me uma profunda impressão. Levou-me a elaborar a teoria da gravitação.” 
Imponderabilidade
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FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Imagem: Oren Jack Turner, Princeton, N.J. / Domínio Público
Vamos Exercitar?
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Exemplo 01
(PUC-RIO 2008) Um balão de ar quente, de massa desprezível, é capaz de levantar uma carga de 100 kg mantendo durante a subida uma velocidade constante de 5,0 m/s. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², a força que a gravidade exerce (peso) no sistema (balão + carga), em Newtons, é:
A) 	50
B) 	100
C) 	250
D) 	500
E) 	1000
Resolução
Sabemos que:
P = m.g  P = 100.10
Logo: P = 1000 N
Resposta: E)
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Na Terra, num local em que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, um corpo pesa 98 N. Esse corpo é, então levado para a Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1,6 m/s2. Determine a massa e o peso desse corpo na Lua. 
Exemplo 02
Resolução
Sabemos que:
P = m.g  Na Terra: 98 = mT.9,8
Logo: mTerra = 10 kg = mLua
Então: P = m.g  Na Lua: PLua = 10.1,6
Logo: PLua = 16 N
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
18
FÍSICA, 1º ANO
Lei da Inércia e Ação e Reação
Complete as frases abaixo, usando as palavras que se seguem: menor/massa/maior/gravidade/peso/ocupa
Matéria é tudo que _____________ lugar no espaço.
A ____________ é a quantidade de matéria que um corpo possui.
E o peso depende da ação da _______________.
Quanto maior for a força da gravidade, _____________ é o peso de um corpo.
Mas quanto menor for a força da gravidade, menor é o ___________ de um corpo.
Exemplo 03
ocupa
massa
gravidade
maior
peso
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Como o caminhão está em repouso, a força resultante que atua sobre ele é nula.
Exemplo 04
Resolução
N1
N2
N3
P
A partir desse procedimento é possível concluir que o peso docaminhão é de:
a) 20.000N
b) 25.000N
c) 30.000N
d) 50.000N
e) 60.000N
Fuvest-SP
Na pesagem de uma caminhão, no posto fiscal de uma estrada, são 
utilizadas três balanças. Sobre cada balança, são posicionadas 
todas as rodas de uma mesmo eixo. As balanças indicam 30.000 N,
 20.000 N 3 10.000 N
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
F
37°
FX
FY
A força FX é a única que pode contribuir para alterar a leitura da balança. Vamos calcular o valor de FX.
Exemplo 05
(Unifesp)
 Suponha que um comerciante inescrupuloso aumente o valor assinalado pela sua balança, empurrando sorrateiramente o prato para baixo com uma força F de módulo 5,0 N, na direção e sentido indicados na figura.
Resolução
Fazendo a decomposição da força, temos que:
Com essa prática ele consegue fazer que uma mercadoria de massa 1,5 kg seja medida por essa balança como se tivesse massa de:
88.88
37º
F
Dados: sen 37º = 0,60;
 cos 37º = 0,80
 g = 10m/s².
3,0kg d) 1,8kg
2,4kg e) 1,7kg
2,1 kg
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
A leitura da balança será influenciada pela ação da força peso P da mercadoria e da força FX, pois ambas atuam na vertical para baixo. É claro que essas duas forças darão origem a um peso aparente.
Para um peso aparente de 18 N e uma aceleração da gravidade de 10 m/s2, a massa aparente registrada na balança será:
Resposta: LETRA D
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
a) A leitura da balança, 650N, é o valor da força normal que ela exerce sobre o idoso. A direção é vertical e o sentido é para cima. 
b) O peso do idoso pode ser calculado pela relação:
Parte da força que o idoso exerce sobre a balança é aliviada pelo apoio exercido pela bengala no chão. O módulo da força que a bengala exerce sobre o idoso pode ser calculado da seguinte forma:
Vertical para cima
Exemplo 06
UFRJ
Uma pessoa idosa, de 68kg, ao se pesar, o faz apoiada em sua 
bengala como mostra a figura:
Com a pessoa em repouso a leitura da balança é de 650N. 
Considere g=10 m/s².
a) Calcule o módulo da força que a balança exerce sobre a pessoa e determine a direção e o sentido.
b) Supondo que a força exercida pela bengala sobre a pessoa seja vertical, calcule o seu módulo e determine o seu sentido. 
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Princípio Fundamental da Dinâmica
Extras
VÍDEO DO YOUTUBE
Gravidade
Link: http://www.youtube.com/watch?v=hEMnT5P2agI
 
SIMULAÇÃO
Uma Questão de Gravidade
Link: http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_fis_questaogravidade.htm
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
O problema do elevador (Numa régua plástica)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_05.asp
 
Sem peso!
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_81.asp
 
Acelerações maiores que 'g' - a bola e o copo (Paradoxo da queda livre)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_51.asp
 
CURIOSIDADES
Besouro Rinoceronte – Um mito da Natureza
Link: http://dietasuave.wordpress.com/2011/04/10/curiosidades-besouro-rinoceronte/
 
Como as formigas conseguem carregar tanto peso?
Link: http://www.vocesabia.net/ciencia/como-as-formigas-conseguem-carregar-tanto-peso/
 
Microgravidade e os Efeitos da Microgravidade sobre o homem
Link: http://www.virtual.unifesp.br/unifesp/bio40/microgravidade/paginas/introducao.html
 
LISTA DE EXERCÍCIOS
Sala de Física
Link: http://www.geocities.ws/saladefisica8/dinamica/peso.html
FÍSICA, 1º Ano do Ensino Médio
Peso
Obrigado pela Atenção!
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Peso
Bibliografia
BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora FTD, 2010.
GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Ática, 2011. 
GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 01. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. 
MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 01. São Paulo: Editora Scipione, 2011.
<http://educar.sc.usp.br> Acesso em 07/06/2012.
<http://pt.wikipedia.org> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.if.ufrj.br> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 07/06/2012.
<http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 07/06/2012.
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