Física Flashcards
Queda Livre
No cotidiano, é comum falar em “queda livre” se referindo a qualquer situação onde um objeto está caindo. Na física, esse conceito é um pouco mais rigoroso: para uma queda ser considerada uma queda livre, é preciso que o corpo esteja no vácuo ou, então, que a resistência do ar seja tão pequena que podemos desprezá-la.
Imagine que você solte, de uma mesma altura, um martelo e uma pena. Esse experimento ocorreu no vácuo (e você não sofreu as circunstâncias fatais de estar no vácuo, pois utilizou um equipamento de proteção!). Qual dos objetos chegará primeiro ao chão?
Na situação de queda livre, em que desprezamos a resistência do ar, quaisquer dois objetos chegam juntos ao chão se forem soltos de uma mesma altura, pois ambos caem com a mesma aceleração e não sofrem efeitos do ar.
M.R.U.V - Queda Livre
Para resolver situações de queda livre, podemos usar as equações do movimento uniformemente variado. Entender a teoria conceitual por trás de uma queda livre nos permite simplificar essas equações ao cancelar um termo que é igual a zero, independentemente de qual for a posição onde o objeto se encontra. Qual é esse termo?
Velocidade Inicial.
‘’Objeto solto, abandonado’’ Vo = 0
Como estamos tratando de uma queda livre, por definição, sua velocidade inicial é nula, já que o objeto é solto de uma certa altura, e não arremessado. Como v0 = 0, podemos eliminar esse termo das equações do MUV
Queda Livre - M.R.U.V
A cidade de Pisa, na Itália, teria sido palco de uma experiência, hoje considerada fictícia, de que Galileu Galilei, do alto da famosa torre inclinada, teria abandonado, no mesmo instante, duas esferas de diâmetros muito próximos: uma de madeira e outra de ferro.
O experimento seria prova de que, em queda livre e sob a mesma influência causada pelo ar, corpos de
massas diferentes sofrem a mesma aceleração.
Desconsiderando forças resistivas, corpos de massas diferentes caem com a mesma aceleração.
Lançamento Vertical - M.R.U.V
Podemos analisar um lançamento vertical para cima como um movimento uniformemente variado em duas etapas, dependendo de como sua velocidade escalar varia. O que podemos afirmar sobre um lançamento vertical?
- Na subida, a velocidade escalar do objeto fica cada vez (…….….) maior, menor
- Na descida, a velocidade escalar do objeto fica cada vez(…….….) maior, menor
- No ponto de altura máxima, a velocidade escalar é (…….….) máxima, zero.
Menor, Maior e igual a zero.
Na subida, temos a velocidade ‘’lutando’’ contra a gravidade, que não esta a seu favor (-a), diminuindo a sua velocidade até atingir o zero e começar a cair. Em sua descida, possui as mesmas características de uma ‘’Queda livre’’, tendo sua velocidade inicial igual a zero (sendo essa, a velocidade final da primeira etapa), e estando a favor da gravidade dessa vez (+a).
(UERJ 2016) Quatro bolas são lançadas horizontalmente no espaço, a partir da borda de uma mesa que está sobre o solo. Veja na tabela abaixo algumas características dessas bolas.
Do enunciado, sabemos que se trata se um lançamento horizontal. Como neste tipo de lançamento a componente vertical da velocidade inicial é nula e o tempo de queda é dado por tq = 2 ⋅ hg−−−√. Podemos dizer que a o tempo de queda não depende da velocidade inicial. Assim, os tempos de queda das quatro bolas são iguais: t1 = t2 = t3 = t4.
Lançamento Oblíquo
O ângulo de lançamento de 45º é muito importante no estudo dos lançamentos oblíquos. Ao lançar um objeto com uma velocidade inicial fazendo 45º com a direção horizontal, o que essa condição proporcionará ao movimento?
Alcance máximo na horizontal.
EIXO X
Lançamento Oblíquo
Na trajetória de um lançamento oblíquo, existe um ponto muito especial: o ponto de altura máxima, onde, na componente “y”, ocorre a inversão no sentido do movimento vertical.
Por que consideramos a velocidade mínima na altura máxima?
Porque a velocidade vertical, que corresponde ao movimento variado (vy), torna-se zero.
A componente horizontal da velocidade é constante ao longo de todo o movimento, estando presente em todos os instantes do movimento. Como, no ponto de altura máxima, a componente vertical da velocidade é nula, temos apenas a componente horizontal. Dessa forma, apenas a velocidade horizontal contribui para a velocidade resultante, fazendo com que a velocidade seja mínima nesse ponto.
Na Cinemática, estudamos a descrição qualitativa e quantitativa dos movimentos, sem nos preocuparmos com as causas. Isso significa que estamos interessados apenas em indicar como ocorre um movimento: se sua velocidade escalar varia, qual é a forma de sua trajetória, quanto tempo ele leva para percorrer uma dada distância, etc.
Já na Dinâmica, passamos a estudar por que os movimentos ocorrem. Para isso, é importante considerarmos um importante agente capaz de alterar o estado de movimento (ou de repouso de um corpo). Qual grandeza física corresponde a esse agente?
força é uma grandeza física que, dentre outros efeitos, é capaz de alterar o estado de movimento (ou de repouso) de um corpo, sendo muito importante nos estudos de Dinâmica
A terceira lei de Newton nos diz que, se exercemos uma força sobre alguma coisa, essa coisa exerce uma força sobre nós, cujo módulo e direção são iguais aos da força que exercemos, mas o sentido é contrário. Isso significa que forças sempre atuam em pares: para cada força de ação, existe uma força de reação que segue essa condição. Essa ideia de ação e reação está presente quando empurramos algum objeto, como um móvel: quando queremos movê-lo de um lado para outro, exercemos uma força sobre ele, que, por sua vez, exerce sobre nós uma força igual em módulo e direção, mas com sentido oposto. Apesar de as duas forças serem iguais em módulo e terem sentidos opostos, conseguimos deslocar o móvel. Qual das alternativas abaixo está adequada a essa situação?
Letra B.
Para afirmarmos que duas ou mais forças se anulam, é preciso que elas estejam atuando num mesmo corpo. Caso contrário, a noção de que as forças se anulam perde o sentido. Como um par ação-reação atua sempre em dois corpos distintos, isso impossibilita que essas duas forças se anulem. O fato de você conseguir mover objetos ao empurrá-los tem a ver com superar uma força exercida pelo chão: a força de atrito.
Imagina a seguinte situação: um carro se move com velocidade escalar constante ao longo de uma rodovia retilínea e horizontal. Apenas com essas informações, o que podemos afirmar com certeza sobre essa situação?
a) Existe uma força resultante não-nula atuando sobre o carro, fazendo-o se mover.
b) Não existem forças atuando sobre o carro, já que sua velocidade escalar é constante.
c) Existe uma única força atuando sobre o carro: o seu próprio peso.
d) Existem forças atuando sobre o carro. No entanto, sua soma vetorial é nula.
a) Falsa: como o enunciado especifica que o carro se move com velocidade escalar constante (aceleração tangencial nula) em uma trajetória retilínea e horizontal (aceleração centrípeta nula), então a força resultante sobre ele é nula, conforme a segunda lei de Newton.
b) Falsa: para que a velocidade escalar do carro seja nula, não é necessário que não existam forças sobre ele. No entanto, a resultante das forças que existirem deve ser nula. Além disso, sabemos que existem ao menos a força peso do carro e a força normal da estrada sobre ele, logo, não podemos dizer que não existem forças atuando.
c) Falsa: caso a única força atuando sobre o carro fosse o seu peso, ela seria a força resultante. Isso implicaria numa aceleração resultante apontando de cima para baixo, o que não acontece. Na direção vertical, o peso do carro é equilibrado pela força normal da estrada sobre ele. Nessa direção, as duas forças se anulam. Lembre-se: peso e normal não são um par ação-reação, já que atuam no mesmo corpo e, portanto, podem se anular, como nesse caso.
d) Verdadeira: apesar de existirem forças atuando sobre o carro, como ele se move com velocidade escalar constante em trajetória retilínea e horizontal, podemos afirmar com certeza que a soma vetorial das forças é nula em todos os eixos de coordenadas.
Quando estudamos lançamentos verticais, aprendemos que o movimento ocorre em duas etapas: a subida, caracterizada por um movimento retardado, e a descida, caracterizada por um movimento acelerado. Agora, com conhecimentos básicos de Dinâmica, somos capazes de extrair mais informações sobre esse tipo de movimento. Com base em seus conhecimentos em Dinâmica e desprezando a resistência do ar, o que podemos afirmar sobre uma queda livre?
a) No ponto de altura máxima, como o objeto para momentaneamente, a força resultante sobre ele é nula.
b) Na subida, a força resultante tem sentido para cima e, na descida, tem sentido para baixo.
c) Ao longo de todo o movimento, a força resultante tem sempre o mesmo módulo, direção e sentido.
d) A única força sobre o corpo é a força com que ele é arremessado, e ela só atua durante o movimento de subida.
a) Falsa: no ponto de altura máxima, o objeto de fato para momentaneamente. No entanto, isso não ocorre porque a força resultante sobre ele é nula, e sim porque é o ponto em que ocorre a inversão do movimento: para isso, é preciso que, instantaneamente, o objeto tenha velocidade nula. Ainda assim, existe uma força resultante atuando sobre ele, como veremos a seguir.
b) Falsa: como estamos desprezando a resistência do ar, só há uma força atuando sobre o objeto: o seu próprio peso. Se lembrarmos que P = m g, como a massa do objeto é constante, assim com a aceleração gravitacional, seu peso também será constante. Já que a aceleração gravitacional aponta sempre na direção vertical e sentido de cima para baixo, o peso também aponta na mesma direção e sentido, além de ser constante em módulo.
c) Verdadeira: como vimos no item anterior, o vetor força peso é constante, ou seja, seu módulo, sua direção e seu sentido são constantes.
d) Falsa: a força com que o objeto é arremessado só atua sobre ele até o instante do lançamento. Quando o objeto passa a subir livremente, essa força já não atua mais, apenas a força peso dele próprio.
Considere as seguintes afirmações:
I. Uma pessoa em um trampolim é lançada para o alto. No ponto mais alto de sua trajetória, sua aceleração será nula, o que dá a sensação de “gravidade zero”.
II. A resultante das forças agindo sobre um carro andando em uma estrada em linha reta a uma velocidade constante tem módulo diferente de zero.
III. As forças peso e normal atuando sobre um livro em repouso em cima de uma mesa horizontal formam um par ação-reação.
Quais estão de acordo com as Leis de Newton?
Nenhuma.
I. No ponto mais alto, temos a velocidade nula, mas ainda teremos a aceleração gravitacional atuando.
II. Em um movimento constante ou repouso, temos uma força resultante igual a zero.
III. Peso e normal atuam no mesmo corpo, podendo se anular. Um par ação-reação atuam em corpos distintos.
