Forças de atrito

Considera um caixote em repouso ao qual aplicas uma força de intensidade sucessivamente maior, para arrastares sobre uma superfície. Poderás verificar que, enquanto a força aplicada não for suficientemente intensa, o caixote permanece em repouso. 

Porque o caixote não se move?

Inicialmente, actuam no caixote duas forças: o peso e a reacção do solo, cuja resultante é nula. Há equilíbrio estático e o caixote está em repouso.

Se quando aplicas no caixote uma pequena força ele não se move, podes concluir que a resultante das forças continua a ser nula. Para isso, tens que admitir que passou a existir simultaneamente uma força oposta. Trata-se de atrito, exercida na superfície de contacto entre o caixote e o solo.

Aumentando lentamente a força fm,a força de atrito aumenta também, permanecendo o caixote ainda em repouso.

A força de atrito que é necessário vencer quando queremos pôr em movimento um corpo que está parado sobre uma superfície chama-se força de atrito estático. 

- A partir do momento em que a intensidade da força aplicada atinge um certo valor, o movimento inicia-se. Isto significa que a força resultante deixa de ser nula porque a força fm é superior à força de atrito. Deixa de haver equilíbrio de forças.

Mal o movimento se inicia a força de atrito diminui e não aumenta mais; quanto maior for a força, maior é a força resultante, tornando-se a aceleração do corpo cada vez maior. 

A força de atrito que é necessário vencer durante um movimento de um corpo chama-se força de atrito cinético, este é sempre menor do que o atrito estático. 

 

Quando deixmos de exercer força, o caixote acaba por parar. Isto acontece porque a força de atrito que se opõe ao movimento, continua a existir enquanto o corpo se mantiver em movimento.

De que depende a intensidade das forças de atrito:

- da aderência entre as superfícies;

- do peso do corpo que se move.

Quanto mais rugosas forem as superfícies em contacto, maior é a força de atrito.

Quanto maior for o peso do corpo que se move maior é a força de atrito 

A força de atrito não depende da área da superfície de contacto

É importante reduzir o atrito para facilitar o movimento dos corpos.

O atrito também é muito útil, se não existisse atrito, não poderíamos andar a pé nem em qualquer meio de transporte. O movimento, depois de iniciado, permanecia indefinidamente. Seria impossível parar.

Para tornar o movimento mais seguro recorre-se a processos que aumentam o atrito.

ex: o relevo dos pneus dos automóveis permite aumentar o atrito, aumentando assim a aderência.

Forças

As forças descrevem a interacção entre corpos. Uma interacção pode provocar: 
- alteração do estado de repouso ou de movimento dos corpos; 
- deformação dos corpos.


- Para caracterizar uma força é necessário conhecer a intensidade, direcção, sentido, ponto de aplicação e representam-se por vectores.


- As forças actuam sempre aos pares: uma actua num dos corpos, a outra no outro corpo, quando os dois interactuam, a interacção entre dois corpos pode ocorrer por contacto ou à distância.

Força resultante- resultado da soma de todas as forças.

Como se somam as forças?


As forças representam-se por meio de vectores. Para somar forças tens de aprender a somar vectores:
- começas por representar um vector;
- na extremidade do primeiro vector, inicias a representação do segundo;
- unes a origem do primeiro com a extremidade do segundo para obteres o vector soma.


Forças com a mesma direcção e sentido:
Quando duas forças com a mesma direcção e o mesmo sentido actuam num corpo, a força resultante tem:
- direcção e sentido iguais aos das duas forças;
- intensidade igual à soma das intensidades das duas forças.


Forças com a mesma direcção e sentidos opostos:
Quando duas forças com a mesma direcção e sentidos opostos actuam num corpo,a força resultante, tem:
- direcção igual à das duas forças;
- sentido igual ao da força com maior intensidade;
- intensidade igual à diferença das intensidades das duas forças.


Forças com direcções diferentes:
Quando duas forças, com direcções perpendiculares entre si actuam num campo a força resultante tem:
- direcção e sentidos diferentes dos das duas forças, que são determinados geometricamente;
- intensidade calculada, aplicando o teorema de Pitágoras.

Aceleração dos movimentos

Aceleração- é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.


Quando a trajectória é rectilínea...


... se o movimento é acelerado o valor da velocidade aumenta e a aceleração mede o aumento do valor da velocidade em cada segundo.


... se o movimento é retardado, o valor da velocidade diminui e a aceleração mede a diminuição do valor da velocidade em cada segundo.


... se o movimento é uniforme o valor da velocidade é constante e a aceleração é nula.


Aceleração média= vf-vi
                              ____, lê-se normalmente metro por segundo ao quadrado.
                                 t 

Movimento rectilíneo acelerado- a aceleração média tem o mesmo sentido e direcção da velocidade e a aceleração média tem um valor positivo.

Movimento rectilíneo retardado- a aceleração média tem a mesma direcção e sentido contrário da velocidade e o valor da aceleração média é negativo.

Velocidade e distância de segurança

Quando o condutor de um veículo se apercebe de um obstáculo, demora algum tempo a actuar, e durante esse tempo o veículo mantém a sua velocidade, ou seja, vai a uma velocidade constante.

Tempo de reacção- o tempo que um condutor demora a actuar quando se apercebe de um obstáculo.

Distância de reacção- é a distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reacção.

Tempo de travagem- tempo necessário para o veículo parar.

Distância de travagem- durante o tempo de travagem, o veículo percorre com movimento retardado uma distância.

Distância de segurança- soma das distâncias de reacção e de travagem.

  

Cálculo da distância de segurança:

Para calcular a distância de segurança é necessário calcular primeiro a distância de reacção e de travagem, para isso recorremos às áreas. Uma vez que na distância de reacção o movimento é uniforme podemos calcular a área do rectângulo (C x L) e para calcular a distância de travagem calculamos a área do triângulo:  (b x h)/2 , uma vez calculadas as duas áreas somam-se e temos a distância de segurança.

  

Movimentos Rectilíneos Uniformes e Variados

Diz-se que o movimento de um corpo é uniforme quando o valor da velocidade se mantém constante. No movimento uniforme, a distância percorrida é directamente proporcional ao tempo gasto para a percorrer. Esse valor constante corresponde à rapidez média. Como a rapidez média é a mesma, qualquer que seja o intervalo de tempo considerado, ela corresponde ao valor da velocidade em qualquer instante, ou seja, ao valor da velocidade instantânea.

No movimento uniforme, o valor da velocidade instantânea é igual à rapidez média.

Gráficos distância percorrida- tempo para o movimento uniforme:

Gráfico velocidade-tempo:

Cálculo da distância percorrida com o movimento uniforme:

S= v*t

ou

Área do rectângulo= C*L

Movimento uniformemente variado:

Movimento uniformemente acelarado: se o valor da velocidade aumenta à medida que o tempo decorre.

Movimento uniformemente retardado: se o valor da velocidade diminui à medida que o tempo decorre.

Gráficos velocidade-tempo para movimentos uniformemente variados:

- Se o movimento é uniformemente acelarado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é uma linha recta ascendente. A linha só passa pela origem dos eixos coordenados se o corpo inicia o seu movimento a partir do repouso.

- Se o movimento é uniformemente retardado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é uma linha recta descendente. A linha parte do valor da velocidade do corpo no início do movimento e só atinge valor zero se o corpo ficar em repouso.

                            

Movimentos

- Um corpo está em movimento se a sua posição se altera ao longo do tempo; um corpo está em repouso se a sua posição não se altera ao longo do tempo.

Trajectórias- podem ser rectilíneas ou curvilíneas, são as sucessivas posições ocupadas por qualquer ponto de um corpo durante o movimento.

Rapidez média= Distância percorrida / Tempo --> m/s em unidade SI

Distância de segurança rodoviária: A distância total a que o veículo percorre após o condutor se aperceber do obstáculo até parar.


Distância do veículo ao obstáculo > Distância de segurança rodoviária -> não há acidente.
Distância do veículo ao obstáculo < Distância de segurança rodoviária -> há acidente.


Quanto maior for a velocidade do veículo, maior será a distância de segurança rodoviária e devido a isso há mais probabilidades de ocorrer um acidente.


Há outros factores, como:
- se a estrada for inclinada;
-se os pneus não estiverem em bom estado;
- se os travões não forem eficientes;
- se o pavimento estiver molhado, com neve ou gelo.

Relatividade do movimento- o movimento é relativo, o estado de repouso ou de movimento de um corpo depende do referencial. Por exemplo, em relação a um autocarro:
- os passageiros em relação ao condutor, estão em repouso pois à medida que o tempo passa as suas posições não se alteram;
- o autocarro está em movimento a uma árvore e um candeeiro que lá está ao pé, pois à medida que o tempo passa a posição altera-se.


Distância percorrida- representa-se por s, corresponde à medida de todo o percurso efectuado sobre a trajectória dependendo, por isso da trajectória escolhida.


Deslocamento- depende apenas das posições iniciais e finais. As posições iniciais e finais são sempre as mesmas qualquer que seja a trajectória escolhida, o deslocamento é também o mesmo

Rapidez e velocidade:

Rapidez média- é uma grandeza escalar.

Rm= distância percorrida/ tempo

Velocidade- Trata-se de uma grandeza que nos informa sobre a rapidez do movimento em cada instante e ainda nos indica em que direcção e sentido nos movemos. É uma grandeza vectorial caracterizada por direcção, sentido, ponto de aplicação e intensidade.
        



                         

Electromagnetismo

Electroímanes- São constituídos por um enrolamento de fio em torno de um núcleo de ferro. Quando a corrente eléctrica percorre o enrolamento, cria um campo magnético e o núcleo de ferro magnetiza-se, tornando-se um íman. Quanto maior é o número de espiras do enrolamento mais forte é o electroíman.

Quando a corrente é desligada, o núcleo de ferro deixa de estar magnetizado.

Produção de Electricidade- A corrente eléctrica em larga escala é produzida nas centrais eléctricas por alternadores. Estes são formados por ímanes potentíssimos que se movem a alta velocidade no interior de bobinas com milhares de espiras. Também se usam electroímanes invés de ímanes a rodar no interior de bobinas.

Centrais hidroelectricas- Funcionam junto das barragens. A água é canalizada para as pás de turbinas cujos eixos são solidários com electroímanes. Desta forma consegue-se o movimento das turbinas e, consequentemente, dos eixos que fazem rodar os indutores- electroímanes- no interior dos induzidos- bobinas condutoras.

Centrais termoeléctricas- Consegue-se o movimento da turbina a partir da expansão do vapor de água. Para obter o vapor é necessário manter a água em ebulição a partir da combustão de combustíveis, como o fuelóleo.

Transporte de electricidade- As centrais eléctricas estão, normalmente a grandes distâncias dos centros populacionais. Por isso, há que transportar a corrente eléctrica através de cabos condutores. Durante o transporte há perdas de energia eléctrica por efeito Joule, que é importante minimizar. Para reduzir as perdas é necessário diminuir a intensidade da corrente, o que se consegue fazendo o transporte da corrente eléctrica em alta tensão. Para isso, transforma-se a corrente eléctrica que saí do alternador em corrente de alta tensão, fazendo-a passar em elevadores de tensão. Só depois é transportada até às localidades. Junto das localidades é de novo reduzida em fazes sucessivas, fazendo-a passar por abaixadores de tensão até atingir o valor adquado às instalações das infra-estruturas. Os elevadores e abaixadores de tensão chamam-se transformadores.

Componentes electrónicos: