3ª Lei de Newton ou Lei da Acção - Reacção

Não há um único corpo próximo da superfície da Terra que não esteja sujeito a forças, quer em repouso quer em movimento.

As forças descrevem a interacção dos corpos, actuando sempre aos pares, ou seja, 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, por isso o conjunto das duas forças constitui um par acção - reacção. As forças de acção e reacção são iguais em intensidade (módulo) e direcção, mas possuem sentidos opostos. Actuam em corpos diferentes, nunca se anulando.

2ª Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica

A Segunda lei de Newton trata dos casos em que a resultante das forças que actuam num corpo não é nula. Neste caso, nota-se o aparecimento de uma outra grandeza conhecida: a aceleração.

 2ª lei de Newton:
Se existe a acção de forças ou a resultante das forças actuantes sobre um corpo não é nula, ele sofrerá a acção de uma aceleração inversamente proporcional à sua massa.

Pode-se concluir então, que ao actuar uma resultante de forças não-nula sobre um corpo, este corpo ficará sujeito à acção de uma aceleração. Esta aceleração será maior quando um corpo tiver uma massa menor.

 A equação acima envolve a resultante das forças, isto é, o efeito combinado de todas as forças que actuam no corpo. A não ser no caso de actuar somente uma força no corpo, em que a resultante é a própria força.
Outra observação importante é que se trata de uma equação vectorial, entre duas grandezas vectoriais, o que indica que a força resultante terá a mesma direcção e sentido da aceleração e vice-versa.

1ª Lei de Newton ou Lei da Inércia

Inércia é a propriedade que todos os corpos possuem de se oporem a alterações do estado de repouso ou de movimento. A massa do corpo é a medida da inércia do corpo.

Quando a resultante das forças aplicadas num corpo é nula o corpo pode estar em repouso

Um corpo parado está sujeito à acção de duas forças: o peso do corpo P e a força exercida pelo suporte R_N Estas forças têm a mesma linha de acção, a mesma intensidade e sentidos opostos; por isso a sua soma é zero - a força resultante é nula. Se não houver qualquer acção do exterior sobre o corpo, este permanece em repouso.

Num corpo em repouso actuam forças cuja resultante é nula. Diz-se que o corpo está em equilíbrio estático.

Quando a resultante das forças aplicadas num corpo é nula o corpo pode ter um movimento retilíneo uniforme

Sempre que as duas forças têm a mesma intensidade, a força resultante é nula e o movimento continua , passando a ser rectilíneo uniforme porque a velocidade é constante.

Um corpo em movimento, em dado instante, fica sujeito a um conjunto de forças cuja força resultante é nula, passando a ter um movimento rectilíneo uniforme. Diz-se que o corpo está em equilíbrio dinâmico.

 

Forças

Resultante de Forças

Chama-se força resultante do conjunto de forças que atuam no mesmo corpo a uma força equivalente a esse conjunto.Corresponde à soma de todas a forças.

Resultante de duas forças com a mesma direção e sentido

Fr (força resultante) = F1 + F2

Resultante de duas forças com a mesma direção mas sentidos opostos

Fr = F4 - F3

Resultante de duas forças com direções diferentes

Soma das forças = Regra do Paralelogramo

 Regra do Paralelogramo

   

Força de atrito - força que ocorre devido à fricção entre as superfícies.É uma força que se opõe ao movimento.
Tem sentido oposto ao movimento.

  
Força de reação normal - força perpendicular à superfície (opõe-se ao peso).

Movimentos e Forças

Um corpo pode encontrar-se em movimento ou em repouso, em relação a um determinado referencial (onde se encontra o observador). Diz-se que um corpo está em movimento, em relação a um referencial, quando a posição do corpo se altera, ao longo do tempo.

Diz-se que um corpo está em repouso, em relação a um referencial, quando a posição do corpo não se altera, ao longo do tempo

Figura 1

Muitas situações do dia a dia permitem concluir que o estado de repouso e de movimento de um corpo é sempre relativo.

Assim, na situação da figura 1 qualquer passageiro do comboio sentado no seu lugar:

• Está em repouso, por exemplo, relativamente ao condutor do comboio pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação ao condutor é a mesma.
• Está em movimento em relação aos carris pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação a este referencial é sucessivamente diferente.  

Através de um gráfico posição-tempo é possível identificar situações de repouso e de movimento de um corpo.

•  Até aos 20 segundos as posições do corpo variam, sendo cada vez mais longe da origem das posições - o corpo está em movimento;
• No intervalo de tempo [20;30] s, a posição do corpo é sempre a mesma - o corpo está em repouso;
• A partir dos 30 segundos as posições do corpo variam de novo, sendo agora cada vez mais afastadas da origem das posições - o corpo volta a estar em movimento.

Distância percorrida e deslocamento:

Normalmente quando queremos ir de um local A para um local B, a pé, de carro ou por outro meio, podemos seguir "caminhos", ou seja, trajetórias diferentes. A distância percorrida seguindo diferentes trajetórias é habitualmente diferente, no entanto, o deslocamento efectuado é sempre o mesmo.

Deslocamento e distância percorrida são grandezas físicas diferentes

    

A distância percorrida é uma grandeza escalar, que se pode representar por d, corresponde à medida de todo o percurso efectuado sobre a trajetória.

 O deslocamento é uma grandeza vectorial, isto é, representa-se por meio de um vector. Este vector parte do ponto onde se dá início ao movimento e termina no ponto onde acaba o movimento. 

 

 Rapidez e Velociade :

A rapidez média, rm, é uma grandeza escalar que corresponde á distância percorrida, em média, em cada unidade de tempo.

Calcula-se  dividindo a distância percorrida pelo tempo, t, gasto no percurso:

 

No Sistema Internacional de Unidades, a rapidez média experimem-se em metros por segundo, m/s.

A Velocidade tem, em Física, um significado bem preciso, diferente do que tem na linguagem do nosso dia-a-dia. A velocidade é uma grandeza vetorial caracterizada por direção, sentido e ponto de aplicação, além de intensidade. Representa-se, em cada instante, por um vetor - vetor velocidade,

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Movimento Retílineo

 

Movimento Curvilíneo

A direção do vetor velocidade é:

• a direção da trajetória, no caso do movimento retílineo;
• a direção da tangente á trajetória, se o movimento é curvilíneo.

 O sentido do vetor velocidade é o do movimento

O ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instante considerado.

A intensidade é indicada pelo comprimento do vetor velocidade na escala considerada e corresponde à rapidez do movimento em cada instante e posição.

O valor da velocidade corresponde á intensidade associada ao sinal positivo ou negativo.

Movimento uniforme:

Diz-se que o movimento de um corpo é uniforme quando o valor da velocidade se mantém constante. Esta classificação nada tem a ver com o tipo de trajetória; por isso; há movimentos uniformes retilíneos e curvilíneos.

Movimento retilíneo uniforme

No movimento uniforme, a distância percorrida uma distância dupla; no triplo do tempo é percorrida uma distância tripla e assim sucessivamente. No movimento uniforme, o valor da velocidade instantânea é igual à rapidez média

 
Gráficos distância percorrida-tempo e velocidade-tempo para o movimento uniforme:

O gráfico que representa a distância percorrida em função do tempo gasto no percurso é uma linha reta, com uma certa inclinação, que passa pela origem das coordenadas, porque as duas grandezas são diretamente proporcionais.

A inclinação da reta corresponde ao valor da velocidade.

O gráfico que representa a velocidade do corpo em função do tempo é uma linha reta paralela ao eixo das abcissas, porque o valor da velocidade é constante.

Cálculo da distância percorrida com movimento uniforme:

Se reparares bem, este produto corresponde à área do retângulo cujos "lados" são:

v= 20 m/s e t = 4s, assinalada a amarelo no gráfico velocidade-tempo da figura 2.

Fig. 2

 Movimento uniformemente variado:

Quando o valor da velocidade aumenta, o movimento é acelerado, quando a velocidade diminui, o movimento é retardado.

Se o valor da velocidade aumenta sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, diz-se que o movimento é uniformemente acelerado.

Movimento uniformemente acelerado

Se o valor da velocidade diminui sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, o movimento é uniformemente retardado.

Movimento uniformemente retardado

Gráficos velocidade-tempo para movimentos uniformemente variados:

Se o movimento é uniformemente acelerado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é um linha ascendente. A linha só passa pela origem dos eixos coordenadas se o corpo inicia este movimento a partir do repouso.

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

 

Cálculo da distância percorrida com movimento variado :

Velocidade e distância de segurança

O tempo que um condutor demora a atuar, quando se apercebe de um obstáculo, chama-se tempo de reação e depende do condutor. O tempo de reação médio de condutores com reflexos normais é cerca de 0,7 s.

A distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reação chama-se distância de reação.

Logo que que o condutor reage, trava, pelo que a velocidade do veículo diminui até se anular quando pára. O tempo necessário para o veículo parar chama-se tempo de travagem.

Durante o tempo de travagem, o veículo percorre com movimento retardado uma distância que se chama distância de travagem.

A soma das distâncias de reação e de travagem chama-se distância de segurança rodoviária.

Aceleração :

O que é a aceleração

A aceleração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.

Como se calcula a aceleração

   

No Sistema Internacional de Unidades:

O valor da variação de velocidade exprime-se em metros por segundo, m/s.

 Tal como a velocidade, também a aceleração média é uma grandeza vetorial. 

Ligações Químicas

As ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem moléculas ou no caso de ligações iónicas ou metálicas aglomerados atómicos organizados de forma a constituírem a estrutura básica de uma substância ou composto. Os átomos destes elementos químicos ao se unirem formam a grande diversidade de substâncias químicas. 

Tipos de Ligações Químicas:

A ligação covalente consiste na partilha de electrões entre dois átomos. Ou seja, o átomo precisa dos seus electrões e também precisa dos electrões do outro átomo, porque os núcleos têm força suficiente para os atrair. A ligação covalente pode ser simples, dupla ou tripla.

Ligação covalente dupla

 

Ligação covalente simples

 

 

 

Ligação covalente tripla

 

 

A ligação iónica forma-se a partir de iões. Os metais têm tendência de formar iões positivos e os não- metais iões negativos. Estes iões uma vez formados passam a sofrer forças de natureza electrostática e atraem-se de modo a formar a ligação iónica.

 

 

 

Ligação Metálica um sólido metálico consiste num “arranjo” ordenado de átomos do elemento que forma o metal. As nuvens electrónicas do átomo e átomos vizinhos confundem-se e esses electrões podem movimentar-se ao longo da cadeia(electrões livres), pois são atraídos, não só pelo seu núcleo mas também, pelos núcleos dos átomos vizinhos.

 

 

Polaridade das Moléculas:

 

 As ligações nas moléculas significa simplesmente que os electrões vão passar mais tempo entre os núcleos dos dois átomos, sendo essa zona mais provável de os encontrar. Isto fará, por sua vez que a nuvem electrónica sofra uma deformação e as cargas distribuir-se-ão no átomo de uma maneira diferente.

 

Polar: 

 

 Nas moléculas apolares as pequenas diferenças de carga, pelo facto de os electrões se movimentarem mais numa zona espacial do que noutra, vão anular-se. O dióxido de carbono é uma molécula triatómica(três átomos – 2 de oxigénio e um de carbono) e no entanto também se trata de uma molécula apolar, com duas ligações covalentes duplas entre o átomo de carbono e os átomos de oxigénio.

 

 

 Apolares: 

 

 No caso das moléculas polares vai existir zonas espaciais que não serão compensadas, estas não se anulam como no caso da molécula de H2, e então o balanço será de um excesso de uma pequena carga.

 

 

 Geometria das Moléculas:

 

 A disposição espacial dos átomos nas moléculas depende das forças que existem no interior destas entre núcleos, pares de electrões ligantes e pares de electrões não ligantes.

 

Tipos de Geometria das Moléculas:

 

Na geometria linear os átomos estão alinhados desenhando uma linha

Ex.: CO2 ; H2 ; O2 ; N2 ; etc.

 

 

 Na geometria angular os átomos desenham um ângulo relativamente ao átomo principal.

Ex.: H2O ; SO2 ; etc.

 

 

 Na geometria triangular plana, três átomos alinham em redor do átomo principal, e estão todos no mesmo plano.

Ex.: BCl3 ; etc. 

 

 

 

 Na geometria piramidal, três átomos iguais alinham em redor do átomo principal, e só estes estão no mesmo plano

Ex.: NH3 ; etc.

 

 

Na geometria tetraédrica, quatro átomos alinham em redor do átomo principal.

Ex.: CH4 ; etc.

Gases Nobres ou Raros

Características Físicas:

• Apresentam oito eletrões de valência, à exceção do hélio que tem apenas 2;
• são muito estáveis
• são designados por gases inertes também, visto que não se combinam facilmente com outros elementos;
• apresentam nergias de ionização muito elevadas, não tendo por isso, têm tendência a perder eletrões.

Curiosidades:

Por existirem na atmosfera em quantidade diminuta são também conhecidos por gases raros. O néon e o argón são usados em publicidade luminosa, enquanto o xénon se utiliza em faróis de automóvel e em iluminação de recintos desportivos.