Forças de atrito

As forças de atritos são forças de contacto que se opõem ao movimento de um corpo e que resultam da interacção entre o corpo e a superfície de contacto.

A intensidade das forças de atrito depende: 

- da massa do corpo (quanto maior for a massa do corpo maior será a intensidade da força de atrito);
- da natureza das superfícies em contacto (quanto mais rugosas forem as superfícies de contacto mais intensa será a força de atrito);
- não depende da área da superfície em contacto.

As forças de atrito existem quando os corpos se movem não só sobre uma superfície sólida, mas também, no ar e nos líquidos.

Para uma mesma situação, a força de atrito de escorregamento é sempre maior do que a força de atrito de rolamento.
Embora o atrito seja “contra o movimento”, existem situações em que ele é prejudicial (para as dobradiças das portas, para o vaivém penetrar na atmosfera terrestre, etc.) e outras que em é útil (para caminharmos com segurança no dia-a-dia e na prática de desporto, para as rodas dos automóveis rodarem e não deslizarem, para acender um fósforo, etc.)

Podemos reduzir o atrito, substituindo o atrito de deslizamento pelo atrito de rolamento, utilizando por exemplo lubrificantes e alcatroando as estradas.

3ª Lei de Newton

As forças descrevem a interacção dos corpos, actuando sempre aos pares.

Realmente, quando um corpo exerce uma força sobre outro, o segundo exerce também uma força sobre o primeiro. Uma destas forças chama-se acção e a outra reacção. O conjunto das duas forças constitui um par acção-reacção

Um bloco pousado no solo exerce na superfície de apoio uma força que pode se chamada de acção. A superfície reage exercendo uma força que o impede de cair - reacção.

3ª Lei de Newton

Lei de Acção-Reacção

Quando dois corpos estão em interacção, à acção de um corpo sobre outro corresponde sempre uma reacção igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.

2ª Lei de Newton

A aceleração que o corpo adquire, depende de duas variáveis, da resultante das forças aplicadas no corpo e da massa do corpo.

Para a mesma intensidade de força resultante, quanto maior for a massa do corpo, menor será o valor da aceleração por ele adquirida.

Para uma mesma massa, quanto maior for a intensidade da força resultante aplicada no corpo, maior será o valor da aceleração por ele adquirida.

2ª Lei de Newton

Lei fundamental do movimento

A força resultante do conjunto das forças que actuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direcção e o mesmo sentido da força resultante, que é maior quanto maior for a intensidade da força resultante.


A seguinte fórmula traduz matematicamente a 2ª Lei de Newton.

1ª Lei de Newton

Por si só, um corpo não é capaz de alterar o seu estado de repouso ou de movimento rectilíneo e uniforme. A inércia de um corpo é uma medida da oposição que o corpo oferece às alterações do estado de repouso e de movimento a que fica submetido. Um corpo em movimento rectilíneo e uniforme tende a continuar em movimento rectilíneo e uniforme; um corpo em repouso tende a continuar em repouso.

1ª Lei de Newton

Lei da Inércia

Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de movimento rectilíneo uniforme se a resultante das forças que actuam sobre esse corpo for nula.

Forças

Nas situações da vida real, dificilmente qualquer corpo está sujeito apenas a uma força. Quando várias forças actuam sobre um corpo, cada uma delas exerce um efeito nesse corpo. O resultado dos efeitos de todas as forças é igual ao de uma única força, a força resultante.
Chama-se força resultante do conjunto de forças que actuam no mesmo corpo a uma força equivalente a esse conjunto. Corresponde à soma de todas as forças.

Resultante de duas formas com a mesma direcção e o mesmo 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 e intensidade igual à soma das intensidades das duas forças.

Resultante de duas forças com a mesma direcção mas sentidos opostos

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

Resultante de duas forças com direcções diferentes

Quando duas forças com direcções perpendiculares entre si, actuam num corpo, a força resultante tem direcção e sentido diferentes dos das duas forças, que são determinados geometricamente e a intensidade é calculada utilizando o teorema de Pitágoras.

Aceleração

A aceleração é a a grandeza que indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.
No movimento rectilíneo quando divides a variação do valor da velocidade pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorreu está-se a calcular o valor da aceleração média.

A aceleração média é uma grandeza vectorial. Quando a trajectória for rectilínea se o valor da velocidade aumenta, a aceleração média tem a mesma direcção e o mesmo sentido. Se o valor diminui, a aceleração média tem a mesma direcção mas um sentido contrário ao da velocidade. Num movimento acelerado, diz-se que a aceleração é positiva, no entanto no movimento retardado, diz-se que a aceleração é negativa.

Movimento uniforme variado

Na realidade o valor da velocidade está constantemente a a variar. Quando o valor da velocidade aumenta é acelerado e quando diminui é retardado.

Se o movimento é uniformemente acelerado o gráfico que representa o valor da velocidade em função o tempo é uma linha recta ascendente. A linha só passa pela origem se o corpo começar em repouso.

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

A distância percorrida pode ser determinada través de um gráfico velocidade-tempo, tal como o movimento uniforme

Movimento uniforme

No 9º ano não vamos estudar o movimento curvilíneo só vamos estudar o rectilíneo.
Um movimento é uniforme quando o valor da velocidade se mantêm constante.
No movimento rectilíneo uniforme a velocidade tem a mesma direcção, o mesmo sentido e o mesmo valor em todos os instantes.
Neste movimento a distância percorrida é sempre igual ao valor do deslocamento.
No movimento uniforme, a distância percorrida é directamente proporcional ao tempo gasto para a percorrer.
Se calculares o quociente entre a distância percorrida e o tempo gasto verificas que é constante. Este valor constante corresponde à rapidez média. Como a rapidez média é a mesma qualquer que seja o intervalo de tempo considerado, ele corresponde assim ao valor da velocidade em qualquer instante. Logo no movimento uniforme o valor da velocidade instantânea é igual à rapidez média. 

Num gráfico que representa a distância percorrida em função do tempo obtemos uma linha inclinada que passa pela origem, porque as duas coordenadas são directamente proporcionais.

O gráfico que representa a velocidade do corpo em função do tempo é uma linha recta que não passa pela origem, pois a velocidade é constante.

A distância percorrida pode se calcular através do produto da velocidade com o tempo gasto que corresponde à área do rectângulo limitado pelo gráfico velocidade tempo.

Rapidez e Velocidade

A rapidez média é uma medida escalar e calcula-se dividindo a distância percorrida pelo tempo gasto no percurso.

A velocidade é uma grandeza vectorial caracterizada por direcção, sentido, ponto de aplicação e intensidade. 

A intensidade da velocidade é indicada pelo comprimento do vector. O ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instante considerado. A direcção é igual à da trajectória se é rectilínea ou tangente à trajectória quando é curvilínea. A velocidade média é calculada a partir da seguinte expressão.

Distância percorrida e deslocamento

Quando queremos ir de um sítio para outro podemos usar vários caminhos ou seja trajectórias. A distância percorrida é normalmente diferente se seguirmos várias trajectórias. No entanto o deslocamento é sempre o mesmo.

A distância percorrida é uma grandeza escalar e pode representar-se por s e corresponde à medida de todo o percurso efectuado sobre a trajectória dependendo assim da trajectória.
O deslocamento é uma grandeza vectorial que se representa por um vector que tem direcção, sentido, intensidade e ponto de aplicação.
Assim o deslocamento depende apenas na posição inicial e final. O deslocamento é calculado pela diferença entre a posição final e a inicial.

Movimento

Quando estamos sentados dizemos que estamos em repouso. No entanto, como fazemos parte do planeta Terra podemos dizer que estamos continuamente em movimento em relação ao eixo da Terra.
Ou seja podemos dizer que a questão de movimento e repouso é relativa de acordo com o referencial.
Escolhido o referencial, chama-se posição de um corpo ao lugar que ocupa relativamente a esse referencial.
Através de um gráfico onde se representa as posições de um corpo relativamente a um referencial, à medida que o tempo decorre é possível identificar situações de repouso e de movimento desse corpo.

Com este referencial podemos saber que nos primeiros 5s o corpo está em movimento no entanto entre os 5s e os 10s o corpo está em repouso.

Componentes electrónicos

Um circuito electrónico é constituído por certos componentes que têm a função de controlar o fluxo de electrões que os atravessa.

Energia

A corrente eléctrica em grande escala é produzida nas centrais eléctricas por alternadores. Os ímanes destes alternadores são muito potentes e movem-se a alta velocidade no interior da bobina com milhares de espirras. Também se pode usar electroímanes.
Há várias fontes de energia (como por exemplo a água, o carvão, o vento, o calor, as ondas, o urânio entre outros) que provocam o movimento dos electroímanes dos geradores das centrais.


As centrais hidroeléctricas funcionam junto ás barragens. 
A água é canalizada para as pás das turbinas nas cujos eixos estão solidários com electroímanes. Desta forma consegue o movimento das turbinas e, consequentemente, dos eixos que fazem rodar os electroímanes no interior das bobinas, produzindo-se assim corrente eléctrica.

Nas centrais termoeléctrica consegue-se o movimento das turbinas a partir do vapor de água. Para obter o vapor é necessário manter a água em ebulição a partir da combustão de combustíveis fosseis como o carvão.

Como as centrais eléctricas estão normalmente longe dos centros populacionais há que transportar a energia através de cabos condutores. Durante o transporte há perdas de energia devido ao efeito joule por isso é necessário diminuir a intensidade da corrente. Par diminuir a intensidade da corrente é necessário fazer o transporte em alta tensão fazendo-a passar por elevadores da tensão. Junto das localidades a tensão é de novo reduzida passando por abaixadores da tensão.
Os elevadores e abaixadores da tensão chamam-se transformadores.

Os transformadores são constituídos por duas bobinas de fio condutor em torno de um núcleo de ferro macio.
Quando a a corrente eléctrica alternada passa numa das bobinas magnetiza o núcleo de ferro. O núcleo de ferro magnetizado cria um campo magnético que produz corrente eléctrica induzida variável em relação à outra bobina.
A bobina ligada à corrente de entrada chama-se primário. A que está ligada à de saída chama-se secundário.

Se o primário tem mais espirras que o secundário é um abaixador de tensão. Se o primário tem menos espirras que o secundário é um elevador de tensão.

Quanto maior o número de espirras numa bobina maior é a sua diferença de potencial nos seus terminais. Logo número de espirras é directamente proporcional à diferença de potencial.
A expressão relaciona a diferença de potencial à entrada e saída do transformadores com o número de espirras do primário e do secundário.

Correntes induzidas

A corrente induzida é quando um íman movimentando em relação a um enrolamento de um fio, produz corrente eléctrica.
O movimento de um íman em relação a um enrolamento ou de um enrolamento em relação a um íman origina corrente induzida. Ao íman chama-se indutor e ao enrolamento induzido.
A corrente de indução tem um sentido quando se introduz o pólo norte do íman no enrolamento e outro sentido quando o pólo norte é retirado. Tudo acontece ao contrário quando se introduz e se retira o pólo sul.

Indutor: corresponde ao objecto que cria o campo magnético .

Induzido: corresponde ao enrolamento, onde passa a corrente induzida.

O sentido da corrente muda quando muda o sentido do movimento do íman.

Quanto maior é a rapidez do movimento do indutor relativamente ao induzido ou vice-versa, maior é a intensidade da corrente induzida.

A corrente eléctrica em larga escala é produzida por geradores electromagnéticos: os dínamos e os alternadores.

Alternadores - os alternadores geram corrente alternada são constituídos por ímanes ou electroímanes muito potentes que giram entre bobinas.

Dínamos - os dínamos geram corrente contínua, são constituídos por bobinas que se movem no interior de ímanes fixos, sendo a ligação do circuito feita por meio de um comutador (permite que o sentido da corrente seja sempre o mesmo, ou seja, torna a corrente contínua)

Electromagnetismo

Os ímanes são objectos com propriedade magnéticas que atraem pequenos objectos de ferro ou de aço.
Qualquer íman altera a zona do espaço que o envolve diz-se que o íman cria à sua volta um campo magnético.


Qualquer íman têm dois pólos um positivo e outro negativo. 

Os pólos iguais repelem-se enquanto os pólos diferentes atraem-se. 




Experiência de Oersted

Efeito magnético da corrente

Um circuito eléctrico, quando percorrido por uma corrente eléctrica, cria à sua volta um campo magnético. O campo magnético é mais forte quando a intensidade da corrente aumenta. O campo magnético criado pela corrente altera-se quando o sentido da corrente muda.


Electroíman

Um electroíman é constituído por um núcleo de ferro macio e uma bobina ( um enrolamento de um fio condutor).

Quando a corrente eléctrica percorre o enrolamento esta cria um campo magnético e o núcleo de ferro magnetiza-se tornando-se num íman.

Quanto maior for o número de espirras (voltas de enrolamento) mais forte é o electroíman.  

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

Os galvanómetros são aparelhos que servem para detectar a corrente eléctrica.

Energia eléctrica e Potência eléctrica

A energia eléctrica têm como símbolo das grandezas físicas o E. A unidade das grandezas é o joule (J). A energia eléctrica mede-se com contadores de electricidade.

A energia eléctrica consumida por um receptor relaciona-se com a intensidade da corrente, a diferença de potencial e o tempo de funcionamento. 

A Potência eléctrica têm como símbolo das grandezas físicas o P. A unidade das grandezas é o watt (W). A potência eléctrica mede-se num wattímetro.


A potência eléctrica mede-se:

Ou então:

Resistência dos condutores

A resistência dos condutores depende do comprimento, da espessura e do material.
Se tiver um grande comprimento e pequena espessura há grande resistência.
Se tiver pequeno comprimento e uma grande espessura tem pouca resistência.

Lei de Ohm

Há condutores cuja resistência eléctrica tem sempre o mesmo valor, qualquer que seja o circuito eléctrico onde estão instalados, não dependendo da intensidade da corrente e da d.d.p. A estes chamam-se condutores ohmicos.
Nos condutores ohmicos o quociente da d.d.p. e a intensidade da corrente é constante. Ou seja a d.d.p (U) e a intensidade da corrente (I) são directamente proporcionais.