As forças como agentes de mudança
Dás um pontapé numa bola parada no recreio e ela sai a rolar. Apertas uma bola de argila e ela fica esmagada. Nos dois casos, aconteceu o mesmo por trás: um corpo atuou sobre outro. A essa ação chamamos força. Mas como se descreve uma força, o que consegue fazer e como é possível "ver" uma força que não vemos?
O que é uma força
Empurras um carrinho de compras, esticas um elástico ou apertas o travão da bicicleta: em todas estas situações, um corpo atua sobre outro. O que têm em comum e como as descreve a Física?
A força não é uma coisa que um corpo «tem» ou «guarda»: só existe enquanto os dois corpos interagem. Por isso, para falar de uma força, pergunta sempre: quem a exerce e sobre quem?
Como se representa uma força
Uma força não fica completamente descrita só com um valor: também interessa para onde aponta e onde atua. Por isso representa-se por uma seta, o vetor força, $\vec F$. Para a caracterizar, indicam-se quatro elementos:
-
ponto de aplicação: onde a força atua no corpo (a origem da seta);
-
direção: a reta segundo a qual atua (horizontal, vertical, …);
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sentido: para que lado da direção aponta a seta;
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intensidade: o valor da força (o comprimento da seta, numa escala), representado por $F$.
Em que unidade se mede a força no Sistema Internacional? A que famoso cientista deve o seu nome essa unidade?
Em que unidade se mede a força no Sistema Internacional? A que famoso cientista deve o seu nome essa unidade?
Completa a frase com as palavras em falta: «As forças podem mudar a $\dots$ de um corpo (deformá-lo) ou mudar o seu $\dots$: pô-lo em movimento, acelerá-lo, travá-lo ou…
Completa a frase com as palavras em falta: «As forças podem mudar a $\dots$ de um corpo (deformá-lo) ou mudar o seu $\dots$: pô-lo em movimento, acelerá-lo, travá-lo ou desviá-lo».
O Marcos vê uma bola parada no recreio e dá-lhe um pontapé: a bola sai a rolar, como se mostra na figura. O que mudou na bola graças à força do pontapé: a sua forma ou o…
O Marcos vê uma bola parada no recreio e dá-lhe um pontapé: a bola sai a rolar, como se mostra na figura.
O que mudou na bola graças à força do pontapé: a sua forma ou o seu estado de movimento? Explica-o por palavras tuas.
Os efeitos de uma força
Pisas uma lata vazia e ela fica esmagada; dás um pontapé numa bola e ela sai disparada. Que dois tipos de mudança pode provocar uma força?
Deformações elásticas e plásticas
Se apertares uma mola e deixares de apertar, ela volta à forma inicial: a deformação é elástica. Se apertares uma bola de plasticina, ela fica deformada: a deformação é permanente (plástica). Diz-se que a mola é um material elástico e a plasticina não.
A Beatriz aperta uma bola de argila fresca com as mãos e esmaga-a. Que efeito produz a força que faz com as mãos? Mudou a velocidade da argila ou a sua forma?
A Beatriz aperta uma bola de argila fresca com as mãos e esmaga-a. Que efeito produz a força que faz com as mãos? Mudou a velocidade da argila ou a sua forma?
Num jogo de ténis, a bola vem na direção da Maria e ela devolve-a com a raquete para o campo contrário, como se mostra na figura. Que dois efeitos produz a força da…
Num jogo de ténis, a bola vem na direção da Maria e ela devolve-a com a raquete para o campo contrário, como se mostra na figura.
Que dois efeitos produz a força da raqueta sobre a bola? Repara na sua velocidade e na sua direção.
A Daniela estica o elástico de uma fisga e, ao soltá-lo, a pedra é disparada. a) Que efeito produz a força da Daniela sobre o elástico ao esticá-lo? b) Que efeito produz…
A Daniela estica o elástico de uma fisga e, ao soltá-lo, a pedra é disparada.
- a) Que efeito produz a força da Daniela sobre o elástico ao esticá-lo?
- b) Que efeito produz o elástico sobre a pedra ao soltá-lo?
Indica que efeito principal produz a força em cada caso: deformar o corpo, mudar a sua velocidade ou mudar a sua direção. a) Apertas uma mola da roupa e ela abre-se. b)…
Indica que efeito principal produz a força em cada caso: deformar o corpo, mudar a sua velocidade ou mudar a sua direção.
- a) Apertas uma mola da roupa e ela abre-se.
- b) Uma rajada de vento desvia uma folha que estava a cair.
- c) Um atleta faz um sprint nos últimos metros e vai cada vez mais depressa.
Apertamos com a mesma força uma mola e uma bola de plasticina e depois deixamos de apertar. a) O que acontece a cada uma depois de deixar de apertar? b) Que diferença há…
Apertamos com a mesma força uma mola e uma bola de plasticina e depois deixamos de apertar.
- a) O que acontece a cada uma depois de deixar de apertar?
- b) Que diferença há entre as duas deformações?
- c) Qual dos dois materiais é elástico?
Forças de contacto e forças à distância
Para empurrar uma mesa tens de lhe tocar, mas, se largares as chaves, elas caem sozinhas, e um íman atrai um clipe antes de lhe tocar. Como é possível que umas forças exijam contacto e outras atuem através do espaço vazio?
Há forças que não se vêem, mas descobrem-se pelos seus efeitos. Nunca vemos a gravidade, mas vemos objetos a cair; não vemos o ar, mas sentimos o vento a empurrar-nos ou a vela de um barco a enfunar. Se um corpo se deforma ou muda de movimento, é porque outro corpo está a exercer uma força sobre ele.
O Tomás empurra a porta da sala de aula com a mão para a fechar. O Tomás precisa de tocar na porta para a empurrar? Como se chamam as forças que, como esta, necessitam…
O Tomás empurra a porta da sala de aula com a mão para a fechar. O Tomás precisa de tocar na porta para a empurrar? Como se chamam as forças que, como esta, necessitam de haver contacto entre os corpos?
Cai-te uma borracha de apagar e chega ao chão sem que ninguém a empurre para baixo. Que força a leva até ao chão? Essa força atua tocando na borracha ou sem lhe tocar?
Cai-te uma borracha de apagar e chega ao chão sem que ninguém a empurre para baixo. Que força a leva até ao chão? Essa força atua tocando na borracha ou sem lhe tocar?
O Tomás segura na linha do seu papagaio de papel num dia de vento para que não saia a voar, como se mostra na figura. Nomeia uma força que atue sobre o papagaio de…
O Tomás segura na linha do seu papagaio de papel num dia de vento para que não saia a voar, como se mostra na figura.
Nomeia uma força que atue sobre o papagaio de papel, diz quem ou o que a exerce e que efeito produz sobre o papagaio.
Classifica estas forças em de contacto ou à distância, e justifica brevemente cada resposta: a) O vento empurra a vela de um barco. b) Um íman atrai um clipe. c) A…
Classifica estas forças em de contacto ou à distância, e justifica brevemente cada resposta:
- a) O vento empurra a vela de um barco.
- b) Um íman atrai um clipe.
- c) A gravidade mantém-nos colados ao chão.
- d) Empurras o carrinho das compras.
Um barco à vela atravessa um lago, como se mostra na figura. Sobre ele atuam o vento, que empurra a vela; a água, que trava o casco; e a gravidade, que atrai o barco…
Um barco à vela atravessa um lago, como se mostra na figura. Sobre ele atuam o vento, que empurra a vela; a água, que trava o casco; e a gravidade, que atrai o barco para baixo.
Indica para cada uma das três forças se é de contacto ou à distância e que efeito produz sobre o barco.
A gravidade não se pode ver, mas todos sabemos que existe. Explica como é possível detetar uma força que não vemos prestando atenção aos seus efeitos, e dá dois exemplos…
A gravidade não se pode ver, mas todos sabemos que existe. Explica como é possível detetar uma força que não vemos prestando atenção aos seus efeitos, e dá dois exemplos do dia a dia em que «descobrimos» uma força por aquilo que ela faz.
Num jogo de voleibol, a Beatriz salta e bate na bola, que sobe, descreve uma curva e cai no campo adversário, como se mostra na figura. a) Que forças atuam sobre a bola…
Num jogo de voleibol, a Beatriz salta e bate na bola, que sobe, descreve uma curva e cai no campo adversário, como se mostra na figura.
- a) Que forças atuam sobre a bola enquanto a Beatriz lhe toca?
- b) E enquanto voa pelo ar, já sem ninguém lhe tocar?
- c) Classifica todas essas forças em de contacto ou à distância.
As forças em situações do dia a dia
Em cada situação há pares de corpos a interagir. Para analisar, pergunta: que corpo exerce a força? sobre que corpo? é de contacto ou à distância? que efeito produz?
Uma cozinheira amassa uma bola de massa de pão, apertando-a repetidamente com as mãos. a) Que efeito produz a força sobre a massa? b) Porque dizemos que é uma força de…
Uma cozinheira amassa uma bola de massa de pão, apertando-a repetidamente com as mãos.
- a) Que efeito produz a força sobre a massa?
- b) Porque dizemos que é uma força de contacto?
O Hugo anda de bicicleta e aperta o travão: os calços apertam a jante e a bicicleta acaba por parar. a) Que força trava a roda? b) Que efeito produz essa força sobre a…
O Hugo anda de bicicleta e aperta o travão: os calços apertam a jante e a bicicleta acaba por parar.
- a) Que força trava a roda?
- b) Que efeito produz essa força sobre a velocidade da bicicleta?
A Carla empurra com todas as suas forças um frigorífico para mudá-lo de sítio e não consegue movê-lo nem um centímetro, como se mostra na figura. a) A Carla está a…
A Carla empurra com todas as suas forças um frigorífico para mudá-lo de sítio e não consegue movê-lo nem um centímetro, como se mostra na figura.
- a) A Carla está a aplicar uma força sobre o frigorífico?
- b) Se não se move, que outra força estará a atuar entre o frigorífico e o chão? Explica.
A Leonor solta um balão cheio sem estar atado e ele sai a voar pelo quarto, empurrado pelo ar que escapa. a) Que objeto empurra o balão? b) É uma força de contacto ou à…
A Leonor solta um balão cheio sem estar atado e ele sai a voar pelo quarto, empurrado pelo ar que escapa.
- a) Que objeto empurra o balão?
- b) É uma força de contacto ou à distância?
- c) Que efeito produz sobre o balão?
Uma ginasta cai sobre uma cama elástica: ao aterrar afunda-a e, um instante depois, é lançada para cima. a) Que efeito produz a ginasta sobre a cama elástica? b) Que…
Uma ginasta cai sobre uma cama elástica: ao aterrar afunda-a e, um instante depois, é lançada para cima.
- a) Que efeito produz a ginasta sobre a cama elástica?
- b) Que efeitos produz depois a cama elástica sobre a ginasta?
- c) São forças de contacto ou à distância? Justifica.
O Leo bate com a mesma força numa bola de ténis de mesa e numa bola de futebol, ambas paradas no chão. a) Qual das duas sairá mais rápida? b) Que propriedade dos objetos…
O Leo bate com a mesma força numa bola de ténis de mesa e numa bola de futebol, ambas paradas no chão.
- a) Qual das duas sairá mais rápida?
- b) Que propriedade dos objetos explica a diferença?
- c) O que terias de fazer para que a bola de futebol saísse tão rápida como a bola de ténis de mesa?
Empurras um trenó com a mesma força primeiro sobre gelo e depois sobre relva, como se mostra na figura. a) Sobre que superfície ganha mais velocidade o trenó? b) Que…
Empurras um trenó com a mesma força primeiro sobre gelo e depois sobre relva, como se mostra na figura.
- a) Sobre que superfície ganha mais velocidade o trenó?
- b) Que força se opõe ao movimento em cada caso?
- c) Explica porque é que o efeito do mesmo empurrão é tão diferente nas duas superfícies.
Um colega afirma: «Se um corpo não muda de forma nem de movimento, é porque não atua nenhuma força sobre ele». Pensa num quadro pendurado na parede, que está parado. a)…
Um colega afirma: «Se um corpo não muda de forma nem de movimento, é porque não atua nenhuma força sobre ele». Pensa num quadro pendurado na parede, que está parado.
- a) O teu colega tem razão?
- b) Indica as forças que atuam sobre o quadro.
- c) Escreve a frase corrigida.
O ar não se vê, mas empurra. Desenha uma experiência simples com objetos caseiros (por exemplo, um balão ou um saco de plástico) para demonstrar ao teu irmão mais novo…
O ar não se vê, mas empurra. Desenha uma experiência simples com objetos caseiros (por exemplo, um balão ou um saco de plástico) para demonstrar ao teu irmão mais novo que o ar pode exercer força. Explica o que montarias, que efeito se observaria e que força o produz.
De volta ao início: no pontapé na bola, o pé exerce uma força de contacto sobre a bola e altera o seu movimento; na argila, as mãos exercem uma força de contacto que a deforma.