MECÂNICA - CINEMÁTICA, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

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MÓDULO 1 FÍSICA

MÓDULO 1

FÍSICA

MECÂNICA - CINEMÁTICA

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E CULTURA

INSTITUTO DE DESENVOLVIMENTO DA EDUCAÇÃO - INDE

FÍSICA

FÍSICA

Acerca deste Módulo

FÍSICA

Como está estruturado este

Módulo

A visão geral do curso

Este curso está dividido por módulos autoinstrucionais, ou seja, que vão ser o seu professor em casa, no trabalho, na machamba, enfim, onde quer que você deseja estudar.

Este curso é apropriado para você que já concluiu a 10ª classe mas vive longe de uma escola onde possa frequentar a 11ª e 12ª classes, ou está a trabalhar e à noite não tem uma escola próxima onde possa continuar os seus estudos, ou simplesmente gosta de ser auto didacta.

Neste curso a distância não fazemos a distinção entre a 11ª e 12ª classes. Por isso, logo que terminar os módulos da disciplina estará preparado para realizar o exame nacional da 12ª classe.

O tempo para concluir os módulos vai depender do seu empenho no auto estudo, por isso esperamos que consiga concluir com todos os módulos o mais rápido possível, pois temos a certeza de que não vai necessitar de um ano inteiro para conclui-los.

Ao longo do seu estudo vai encontrar as actividades que resolvemos em conjunto consigo e seguidamente encontrará a avaliação que serve para ver se percebeu bem a matéria que acaba de aprender. Porém, para saber se resolveu ou respondeu correctamente às questões colocadas, temos as resposta no final do seu módulo para que possa avaliar o seu despenho. Mas se após comparar as suas respostas com as que encontrar no final do módulo, tem sempre a possibilidade de consultar o seu tutor no Centro de Apoio e Aprendizagem – CAA e discutir com ele as suas dúvidas.

No Centro de Apoio e Aprendizagem, também poderá contar com a discussão das suas dúvidas com outros colegas de estudo que possam ter as mesmas dúvidas que as suas ou mesmo dúvidas bem diferentes que não tenha achado durante o seu estudo mas que também ainda tem.

Conteúdo do Módulo

Cada Módulo está subdividido em Lições. Cada Lição inclui:

Acerca deste Módulo Cinemática - Noção de Espaço, Posição e Deslocamento

 Título da lição.

 Uma introdução aos conteúdos da lição.

 Objectivos da lição.

 Conteúdo principal da lição com uma variedade de actividades de aprendizagem.

 Resumo da unidade.

 Actividades cujo objectivo é a resolução conjuta consigo estimado aluno, para que veja como deve aplicar os conhecimentos que acaba de adquerir.

 Avaliações cujo objectivo é de avaliar o seu progresso durante o estudo.

 Teste de preparação de Final de Módulo. Esta avaliação serve para você se preparar para realizar o Teste de Final de Módulo no CAA.

FÍSICA

Lição 1

Cinemática - Noção de Espaço,

Posição e Deslocamento

Introdução

Desde a mais remota antiguidade, o homem preocupa-se em explicar os fenómenos que a natureza coloca diante dele. O movimento dos corpos foi alvo das primeiras atenções. Assim, a Mecânica é a mais antiga das partes da Física.

A Mecânica é o ramo da Física que estuda os fenómenos relacionados com o movimento dos corpos. As suas leis relacionam as condições impostas pelas massas dos corpos e pelos agentes causadores do movimento. A mecânica é dividida em três partes:

Cinemática – Estuda o movimento dos corpos sem se preocupar com as suas causas.

Estática – Estuda as forças e suas condições de equilíbrio nos corpos sólidos e fluidos (líquidos e gases).

Dinâmica – Estuda a relação entre força e o movimento dos corpos.

Nesta lição iremos iniciar com o estudo da Cinemática.

Ao concluir esta lição você será capaz de:

Objectivos

 Calcular o espaço percorrido por um corpo.

 Determinar a posição de um corpo.

 Calcular o deslocamento sofrido por um corpo.

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da estrada, enquanto que o referencial a partir do qua se discute a condição de repouso é o ambiente interno de masmbombo.

No caso da observação da terra, o referencial (corpo de referência) a partir do qual se estuda o movimento é Amadeu, que fixado na lua reporta-nos sobre a rotação e a translação da terra. O Benício constitui o referencial (corpo de referência) a partir do qual estuda a condição de repouso da terra.

Por isso, o estado de movimento ou de repouso de um corpo é relativo.

Ao corpo em relação ao qual estamos em movimento ou em repouso, dá- se o nome de referencial ou corpo de referência. Assim:

Um corpo está em movimento quando a sua distância em relação ao corpo de referência varia (aumenta ou diminui).

Um corpo está em repouso quando a sua distância em relação ao corpo de referência se mantém, isto é, não varia.

Isso mesmo querido aluno, diz-se que um carro está em movimento quando ele se aproxima ou se afasta de um corpo tomado para referência.

Mas também dizemos que nós próprios estamos em movimento quando nos aproximamos ou nos afastamos dos corpos que nos rodeiam.

Os corpos que nos rodeiam podem ser uma árvore, uma casa, uma pessoa, uma montanha, etc. Porém, se os corpos que nos rodeiam não se afastam de nós, consideramos que esses corpos estão parados ou seja, em repouso.

Trajectória

Um corpo em movimento deixa sempre um sulco, um rasto ou uma

linha com base na qual se pode caracterizar o seu movimento.

A linha real ou imaginária, dsecrita por um corpo durante o seu

movimento recebe o nome de trajctória.

De acordo com a trajectória, os movimentos recebem os seguintes

nomes:

Movimento rectilíneo , quando a sua trajectória é uma linha recta.

Movimento curvilíneo , quando a sua trajectória é uma linha curva.

Amigo aluno, durante o movimento de um corpo, três situações podem

nos interessar; saber: Espaço percorrido pelo corpo, o deslocamento do

Lição 1 Cinemática - Noção de Espaço, Posição e Deslocamento

corpo a como a sua posição e relação ao ponto de partida no decorrer do

tempo. Então preste bastante atenção:

a) Espaço (S) percorrido pelo corpo durante o muvimento

O espaço S , percorrido por um ponto material, num dado intervalo de tempo, é definido pelo comprimento do arco AB – ou seja , a distância percorrida pelo Ponto Material de “A” até “B”, veja a figura. Por isso,

A

O Espaço “S”, é a distância percorrida por um Ponto Material

num dado intervalo de tempo.

Nota:

O espaço percorrido por um corpo é sempre positivo. Também

pode ser nulo se o corpo não se movimentar.

b) Posição de um corpo em movimento em relação a um corpo de referência

Para se definir a posição “x” ou “y” de um corpo em movimento, num dado instante, conhecida a trajectória descrita por este, é necessário escolher, arbitrariamente, uma posição fixa de referência – origem “O” –, uma recta graduada, que constitui o referencial e um sentido positivo da trajectória, através de uma seta na extremidade da recta, veja a figura. Por isso,

A Posição, é o lugar onde o corpo se encontra sobre um dado referencial.

Como vê, da figura, o ponto A corresponde à uma posição x 1 e o

ponto B corresponde à uma posição x 2.

Se considerarmos, por exemplo, o movimento de um ponto

material, apenas de A para B, x 1 é designada, posição inicial e x 2 é

a posição final do PM.

Nota:

v

B

x

v B

x 2

A

x 1

v

B

Lição 1 Cinemática - Noção de Espaço, Posição e Deslocamento

Resumo da lição

Resumo

Óptimo estimado aluno! Terminado o estudo do texto desta lição, preste atenção ao respectivo resumo:

 Ponto Material, é um modelo idealizado, cuja finalidade é de representar qualquer corpo, independentemente das dimensões.

 Um corpo está em movimento quando a sua distância em relação ao corpo de referência varia (aumenta ou diminui).

 Um corpo está em repouso quando a sua distância em relação ao corpo de referência se mantém, isto é, não varia.

 A trajectória é a linha imaginária descrita por um corpo durante o seu movimento.

 O movimento é rectilíneo quando a sua trajectória é uma

linha recta.

 O movimento curvilíneo quando a sua trajectória é uma

linha curva.

 O Espaço “S”, é a distância percorrida por um PM num

dado intervalo de tempo.

 O espaço percorrido por um corpo é sempre positivo.

Também pode ser nulo se o corpo não se movimentar.

 A Posição, é o lugar onde o corpo se encontra sobre um dado referencial.

 A Posição de um corpo pode ser positiva, negativa ou nula.

 O deslocamento “x” sofrido por um corpo, é dado pela

diferença entre a sua posição final “x 2 ” e sua posição inicial

“x 1 ”, veja figura anterior. Por isso, a expressão para o seu

cálculo é.

 O deslocamento pode ser positivo se x 2 x 1 ( movimento

progressivo, ou seja, no mesmo sentido que o do referencial

escolhido).

 O deslocamento pode ser negativo se x 2 x 1 ( movimento

regressivo, ou seja, em sentido contrário ao do referencial

escolhido).

FÍSICA

 O movimento pode ser nulo se x 2 = x 1 ( o corpo vai e

volta à posição inicial ou não se movimenta).

Terminado o estudo do texto e do resumo desta lição, vá à secção seguinte onde encontrará uma proposta de actividades de fixação. Força! Resolva-as!

FÍSICA

O deslocamento corpo continua sendo a distância que separa o marco 5m do marco 25m.

Δx x 2 x 1

Δx = 25 - 5

Δx = 20 m

 





Como vê, o deslocamento não mudou, porque as posições

inicial e final são as mesmas.

Caro aluno, compare a sua resolução com aque se apresenta na

chave de correcção. Se tiver acertado naresolução de todas as

questões das actividades de fixação, então passe à secção onde

encontrará questões de avaliação. Caso não peça ajuda dos seus

colegas, do tutor ou consulte livros, enquanto reestuda o texto e

o resumo da lição e refaz estas actividades!

Actividades de avaliação

Avaliação

Maravilhoso! Caro aluno, saudamo-lo pela resolução com sucesso da actividades de fixação. Agora resolva no seu caderno as actividades de avaliação que lhe propomos para que possa avaliar o seu progresso.

Um carro vai de “A” para “B” podendo usar o caminho “1” ou o caminho “2”. O comprimento do arco do caminho “2” é de 47 metros.

a) Calcule o espaço e o deslocamento do carro usando o caminho “1”.

b) Calcule o espaço e o deslocamento do carro usando o caminho “2”.

Óptimo, agora compare a sua resoluções com a que se apresenta no últimas páginas do módulo. Se tiver acertado em todas as questões das actividades de avaliação, passe ao estudo da lição seguinte. Caso não reestude o texto eo resumo da lição e refaça todas actividades as

Caminho 2

B

45 X (m)

A

10

Caminho 1

Lição 2 Caro aluno, saudamo-lo por ter terminado com sucesso o estudo da lição anterior. Agora preste muita atenção lição sobre a Velocidade Média e Velocidade Escalar Média.

actividaes com ajuda dos seus colegas, do tutor ou consultando outros livos. Sucessos!

Lição 2

Caro aluno, saudamo-lo por ter terminado

com sucesso o estudo da lição anterior.

Agora preste muita atenção lição sobre a

Velocidade Média e Velocidade Escalar

Média.

Introdução

Na lição anterior estudamos os conceitos fundamentais da Cinemática. Nesta lição iremos aplicar esses conceitos, em especial os conceitos de espaço e deslocamento, na definição de novas grandezas Físicas – a Velocidade Média e a Velocidade Escalar Média.

Ao concluir o estudo desta lição você será capaz de:

Objectivos

 Aplicar o conceito de velocidade média na resolução de exercícios concretos.  Aplicar o conceito de velocidade escalar média na resolução de exercícios concretos.

VELOCIDADE MÉDIA “vm” e VELOCIDADE ESCALAR MÉDIA “vem

Bom aluno, na discussão do estado de movimento de um corpo, às vezes interessa-nos avaliar a rapidez desse movimento. Aqui a questões são: o corpo é veloz? Qual é a medida da sua velocidade?

A velocidade de um corpo é a rapidez com que ele se movimenta num determinado intevalo de tempo e a sua medida (velocidade média ou velocidade escal média) encontra-se determinando a razão entre a variação da posição do corpo  x  x 2  x 1 e variação tempo

 t  t 2  t 1. Assim:

2 1 m 2 1

x x v t t

   m

Δx v Δt



Lição 2 Caro aluno, saudamo-lo por ter terminado com sucesso o estudo da lição anterior. Agora preste muita atenção lição sobre a Velocidade Média e Velocidade Escalar Média.

Resumo da lição

Resumo

Isso mesmo, caro aluno! Termine o estudo do texto desta lição fazendo um pequeno resumo de tudo o que nela aprendeu. Exacto, nesta lição você aprendeu que:

 A velocidade média, é o quociente entre o deslocamento sofrido por um corpo e o tempo gasto nesse deslocamento.

 A expressão para o cálculo da velocidade média é:

2 1 m 2 1

x x v t t

  

ou m

Δx v Δt



 No caso de se dividir o movimento do corpo em vários percursos na mesma direcção, a velocidade média pode ser calculada pela expressão:

1 2 n

1 2 n m

Δt Δt ... Δt

Δx Δx ... Δx

v

 A velocidade escalar média, é o quociente entre o espaço total “St” percorrido pelo corpo e o tempo gasto a percorrer esses mesmo espaço.

 A expressão para o cálculo da velocidade escalar média é:

Δt

S

v em  t

Terminado o estudo do texto e do resumo desta lição, vá à secção seguinte onde encontrará uma proposta de actividades de fixação. Força. Resolva-as!

FÍSICA

Actividades de fixação

Actividades

Estimado aluno, concuído o estudo do texto e do resumo desta lição, passe à realizção das actividades de fixação. Mãos à obra!

1. Um carro vai de “A” para “B” podendo usar o caminho “1” ou o caminho “2”. O comprimento do arco do caminho “2” é de 30 metros.

a) Calcule o espaço e o deslocamento do carro usando o caminho “1”.

b) Calcule o espaço e o deslocamento do carro usando o caminho “2”.

c) Calcule a velocidade média e a velocidade escalar média do carro usando o caminho “1”, sabendo que ele gastou 10 segundos de A para B.

d) Calcule a velocidade média e a velocidade escalar média do carro usando o caminho “2”, sabendo que ele também gastou 10 segundos de A para B.

2. O gráfico dado corresponde ao movimento de um ciclista.

a) Calcule o espaço e o deslocamento de “A” para “E”.

b) Calcule a velocidade média e a escalar média de “A” para “E”.

Caminho 2

B

20 X (m)

A

5 Caminho 1

x (m)

E

C D

B

A

10 30 50 60 t (s)

100

• 100