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Fasciculo de Fisica Da 8 Classe Colegio Kusseteka - Emprimir
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Nos dia de hoje temos observado que é impossível mover directamente com as mãos
um objecto pesado (uma pedra, um armário, uma maquina) mais que se pode muda-lo
muito facilmente de um lugar por meio de uma barra pesada e larga a que chamamos de
Alavanca.
Alavanca é uma barra rígida que permite mudar com facilidade objectos pesados de um
lugar para outro ou seja uma barra rígida, que pode ser reta ou curva, móvel em torno de
um de seus pontos chamado fulcro ou ponto de apoio (A).
Neste caso também se obtêm um ganho de força, já que a força que se emprega é
sempre menor que o peso da carga. Mas não é necessário transformar a intensidade, mas
só o sentido da força. Aqui é mais viável, quando se emprega a roldana móvel.
1.14 Alavanca
Chamamos de Alavanca um corpo sólido que podem girar à volta de um suporte
imóvel; são peças rígidas, tais como hastes e travessões (rectos ou curvos) capazes de
girar em redor de um ponto ou eixo denominado fulcro ou ponto de apoio.
- As forças que actuam sobre a alavanca são iguais ao peso destas forças.
Obs: para cada caso mede-se a intensidade das forças e os seus braços.
Expressão matemática
F1/F2 = l2/l1
Se pretendermos levantar 10N a uma altura de 0,2 metros, teremos que realizar um
trabalho que é dado por:
Neste caso o W1 = W2 que se significa dizer que, com o uso da alavanca não se
ganha força.
F 1 l1 30 N + 20 m
F1=30N = l1=
F 2 l2 50 N
F 1 +l 2 600 Nm
F2=50N l1= l1=
F2 50 N
l1=? l1=12m
l2=20m
Exercício Proposto
1) A uma distância de 0,8 metros do braço de aplicação, fixamos uma força de 9N.
Qual será a força necessária para equilibrar a alavanca sabendo que a distancia do
braço direito em que se aplicou a força é de 1,07m?
a) Ache os respectivos trabalhos. Solução é 12,038m.
b) Determine os respectivos trabalhos. Solução é W1=7,2J e W2=12,88J
Ganha-se força, quando enrosca a porca visto que o braço da força l1 é superior que
o braço da força l2 e, por este motivo F1 é menor que F2.
Para diminuir o atrito da corda pode arredondar-se e alisar a parte do barrote que roça
nela. Por último, pode-se passar com a corda por uma roldana (roldana encanada) que
girará ao mover-se a corda.
Roldana fixa é uma alavanca na qual os braços são iguais aos raios da roda e o seu eixo
é fixo. A condição de equilíbrio de tal alavanca será igual no princípio de equilíbrio:
Portanto, a roldana fixa não nos fornece ganho de força e nem se quer ganha-se o
trabalho porque as duas forças são iguais.
Logo, a roldana fixa permite-nos mudar a direcção em que actua a força de atracção
ou inverter o sentido de força aplicada.
Ela monta-se nos braços das gruas, das escavadoras, nos mastros dos barcos,
veleiros e outros.
Exercícios resolvidos
1) Que força deve ser aplicada (sem ter em conta o atrito) para levantar com uma
alavanca uma pedra de 240kg de massa? O braço da força é igual a 2,4m, o braço
da força da gravidade que actua sobre a pedra é de 0,6m?
Exercício Proposto
1) Uma roldana fixa de 5 metros de diâmetro é aplicada uma força de acção
equivalente a 10N.
a) Calcule dos braços das forças. Solução é l1=2,5m e l2=2,5m
b) Tendo em os resultados obtidos na alínea acima, ache o valor da força de
reacção. Solução é P= 10N.
P
F=
2
Logo, para se levantar uma carga por meio de uma roldana móvel, tem que se
aplicar uma força duas vezes menor que o peso que se quer levantar. Neste caso, com a
roldana móvel ganha-se o dobro da força; isto é, uma roldana móvel aumenta sempre a
força e sua resistência é aplicada ao eixo da roldana.
As roldanas móveis têm muita aplicação nas instalações onde com uma força
pequena deve ser vencida outra maior. Ex: para se levantar cargas muito pesadas, na
grua de torre, no mecanismo de um barco.
Exercícios resolvidos
1) Diga qual será a força aplicada pelo homem quando levantar por intermédio de uma
alavanca uma carga de 500N?
P 500 N
F=? F= F=
2 2
P=500N F=250N
2) Um homem ao levantar uma carga por intermédio de uma roldana móvel, aplica
uma força equivalente a 12N. Diga qual será o peso da carga necessária para
equilibrar a roldana neste caso?
Exercício Proposto
1) Um homem ao levantar uma carga por intermédio de uma alavanca emprega uma
força de 950,5N. Diz qual será a força peso? Solução é 1901N
Máquina é todo dispositivo que serve para transformar a energia e realizar trabalho.
Para se por um mecanismo em acção, devemos aplicar-lhe uma força potente (força
muscular de uma pessoa ou de um animal, força de pressão do ar, da água etc.), a
qual, ao actuar sobre uma certa trajectória, vence a força de resistência e realizar um
trabalho.
Deste modo, nos exemplos estudados aprendemos que ao deslocar-se uma alavanca
se ganha tanto em força quanto se perde em distância. Assim sendo significa que os
trabalhos realizados pela força motriz ou potente e pelas forças de resistência são iguais.
O trabalho realizado por meio das máquinas simples estudadas estabelece uma das
leis mas importante da mecânica: lei da igualdade dos trabalhos.
F 1 × S 1 = F 2 × S2
Logo a lei da igualdade dos trabalhos põe em evidência que nenhuma máquina pode
ganhar trabalho.
Exercício resolvido
1) A um deslocamento de 3,6 metros um homem aplica uma força de 3N.
a) Qual será a força de resistência da carga quando ele percorre um deslocamento
de 6metros?
3 N ×3 , 6 m
S2=3,6m F 1 × S 1 = F 2 × S2 F 1=
6m
F2× S2 10 , 8 Nm
F2=3N F 1= F 1=
S1 6m
S1=6m F 1=1,8N
F1=?
Exercício Proposto
A C
AB comprimento do plano
W1 = P × BC
W2= F × AB
De acordo com a lei de igualdade dos trabalhos para um mecanismo simples, com o
plano inclinado não se pode ganhar trabalho. Logo os trabalhos acima referidos são
iguais.
W 1 = W2
P AB
=
F BC
Esta proporção mostra-nos que com o plano inclinado ganhamos força sempre que
o seu comprimento for maior que a altura, ou seja, ganha-se força, mas perde-se em
distancia.
Exercícios Resolvidos
1) Ao levantar um barril de vinho com o peso o peso da força de 686 newtons que
encontrava-se a uma altura de 5 metros e desloca-se uma distância de 18 metros,
sabendo a força que o impulsiona para cima, é de 190,56 newtons. Calcule os
respectivos trabalhos.
W1=? P×BC=F×AB
W 1=P × BC W 1=686N × 5m
BC=h=5m W 2=F×AB W 1=3430J
P=686N W 2=190,56N×18m
W2=? W 2=3430,08J=3430J
F=190,56N
AB=d=18m
W1=? P×BC=F×AB
W 1=P × BC P= 70kg × 9,8N/kg
BC=h=5m P= m × g P =686N
m=70kg W 2=F×AB W 1=686N × 5m
P= ? W 1=3430J
g=N/Kg W 2=190,56N×18m
W2=? W 2=3430J
F=190,56N
AB=d=18m
Exercícios proposto
1) Ao deslocar um corpo rígido de 50kg a uma altura (BC) de 15metros, sabendo que a
força que o impulsiona o para cima é de 163,33N.
a) Qual será o comprimento (AB) em que se deslocou o corpo. Solução é
AB=d=45m
b) Calcule os correspondentes trabalhos. Solução é W1=7350J e W2=7350J
Na vida prática, o trabalho total realizado com ajuda de um mecanismo é maior que
o trabalho útil.
Wµ o trabalho útil
W é o trabalho total
O trabalho útil pode ser calculado por: W μ=P × h1 ao passo que trabalho total por: W
μ=F ×h2
Exercícios resolvidos
1) Um camião realiza um trabalho útil de 2500J ao transportar um bloco de granito no
do tchikuatiti ao Namibe sabendo que o mesmo camião realiza um trabalho total
3500J. Determine o coeficiente de rendimento do camião
2) Uma grua realiza um trabalho útil de 600J ao levantar um bloco de granito sabendo
que o mesma possui um coeficiente de rendimento de 68%. Determine o trabalho
total do camião do camião.
3) Uma alavanca suspende um bloco com uma força peso de 800N a uma altura de 8
metros e o memo realiza um trabalho total de 12000J. Calcule o coeficiente de
rendimento da alavanca.
Exercícios Propostos
1) No braço menor de uma alavanca, suspende-se uma força peso igual a 70N.
Aplicou-se no braço maior uma força de 900N. A carga se elevou a uma altura de 9
metros visto que o ponto de aplicação da força motriz baixou para 3 metros. Calcule
o coeficiente de rendimento do trabalho. Solução é de 23%
2) No braço mais curto de alavanca suspende-se uma carga de massa igual 100kg.
Para levanta-la aplica-se ao braço mais longo uma força de 250N. Quando elevou-se
a carga a uma altura de 0,08m e o ponto de aplicação da força motriz baixou para
uma altura de 0,4m. Determine o coeficiente de rendimento da alavanca. Solução é
de 80%
3) No braço menor de uma alavanca, suspende-se uma força de massa igual a 60kg.
Aplicou-se no braço maior uma força de 210N. A carga se elevou a uma altura de
0,2 metros visto que o ponto de aplicação da força motriz baixou para 0,9 metros.
Calcule o coeficiente de rendimento do trabalho. Solução é de 70%
1.1-Movimento térmico
Quanto maior for a diferença de temperatura entre dois corpos, mais rápida será
essa propagação.
Condução
Convecção
Radiação
Este tipo de propagação se verifica nos sólidos, o calor é transmitido de uma zona a
outra do corpo em deslocamento do mesmo de uma extremidade para outra. É importante
notar que durante a condução as substancias não se deslocam de um lado para outro.
Ex: Quando uma panela de água é colocada no fogo, a porção de água mais próxima do
fundo aquece primeiro que a de cima. Deste modo veremos que a água começa a circular.
Variação de Temperatura
Massa dos corpos
Natureza do corpo
1. Variação da temperatura
A energia necessária para aquecer a mesma substancia é tanto maior quanto for a
elevação da temperatura pretendida.
Ex: se aquecermos a água de modo que fique apenas morna não devemos aquece-la
durante muito tempo, se quisermos que ela se torne quente deixamos durante muito mas
tempo. Quanto maior a temperatura do corpo maior é a quantidade de calor.
Ex: dois litros de água necessitam de mais calor para aquecer do que meio litro. A
quantidade de calor necessária para o aquecimento de um corpo depende da massa desse
corpo.
3. Natureza do Material
Conclusão
Em suma vimos que cada substância é caracterizado por uma grandeza designada
por capacidade térmica mássica ou calor específico, e quanto maior for a
capacidade térmica mássica mais energia é necessária para produzir uma certa
elevação de temperatura.
O calor específico de uma substância muda quando ela passa de um estado para
outro. Ex: da água=C=4200J/kg׺C
Do gelo=C=2100J/kg׺C
1 Kcal = 4,18 KJ
O calor específico de uma substancia muda quando ela passa de um estado físico para
outro.
Para calcular a quantidade de calor que um copo ganha ou perde durante utiliza-se
seguinte expressão matemática:
Exercícios resolvidos
1) Que quantidade de calor se necessita para elevar a temperatura de 20ºC à 100ºC de
um pedaço de latão com a massa de 3dag.
C(latão)=380J/kg׺C Q=11,4J/ºC×80ºC
T1=20ºC Q=912J
T2=100ºC
Q=
1800 J
m1=0,3kg Q= m × C (T 2−T1) C=
0 ,3 Kg ×(100 º C−80 º C 1)
Q 1800 J
Q=1800Jg C= C=
m×(T 2−T 1) 0 ,3 kg ×20 ºC
T1=80ºC C=300J/kg׺C
T2=100ºC
C=
C(H2O)=4200J/kg׺C Q 1=50400J
T1=25ºC Q 2=0,2kg×4200J/kg׺C(100ºC−40ºC )
T2=40ºC Q 2=840J/ºC×(60)ºC
T1=100ºC Q 2=50400J
Q= Q t=50400J+50400J
Q t=100800J
1) Numa caldeira de ferro com massa de 15kg deitaram-se 20kg de água. Que
quantidade de calor temos que transmitir a caldeira para aquece-la de 10ºC a
100ºC. Solução é de 8181000J
2) A que temperatura se encontra uma massa de 6kg de latão que depois de fornecer
uma energia de 18,172J/kg׺C a sua temperatura exerceu 81ºC. Solução é de
81,0082ºC
-Detlaf A.A, Yavorski B.M, prontuário de Física, 2 ª Edição Editora Mir Moscovo.
- www.infoescola.com/fisica/propagação.