fisiologia by:patrick

8/7/2019 Fisiologia By:Patrick

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Gabarito Caderno do Aluno Fsica 1a srie Volume 1

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Pginas 3-5

1. Os alunos devero apresentar como resposta elementos sobre transportes, esportes,

atividades de lazer, entre outros. Ser comum a apresentao dos meios de transporte

coletivo, como nibus, trem, metr, ou particulares, como carro, bicicleta, esqueite,

patins, ou a locomoo a p. Podem aparecer tambm movimentos de barcos e

navios, de avies e helicpteros, tanto de translao, em seu deslocamento, como de

rotao, em seus componentes, tais como hlices, lemes, motores etc. Osmovimentos de rotao devem aparecer principalmente no movimento da roda dos

veculos de transporte, das hlices, ou de utenslios domsticos, como liquidificador

ou ventilador.

2. Em cada um dos movimentos apresentados, deve-se identificar a fonte de energia

para que ele possa ser realizado, como o uso de combustvel fssil ou de eletricidade

ou de fontes de energia qumica em geral, como os alimentos. Tambm podem ser

identificados aspectos dos componentes que permitem a realizao desse tipoespecfico de movimento, como ter pernas para andar, ter rodas etc.

3. Os movimentos apresentados podem ter como finalidade o transporte, como carros,

nibus, caminhes etc.; produzir movimento de rotao sem promover a translao,

como a roda-gigante, o ventilador ou as ps de um liquidificador; girar para produzir

ou controlar o deslocamento, como as rodas dos veculos, as hlices de barcos e

avies etc.; produzir ou ampliar parmetros de movimento, como o motor, o pedal da

bicicleta, o volante etc.; a ampliao de fora, como em lemes, remos etc. No caso de

motocicletas e bicicletas, o movimento deles tambm promove o equilbrio.

a) Identificar entre os movimentos citados quais tiveram a finalidade de deslocar ou

de transladar objetos, corpos, pessoas, cargas, entre outros, de um lugar para outro.

b) Identificar entre os movimentos citados quais tiveram por finalidade promover o

giro, como hlices, ps de ventilador, roda-gigante, gira-gira, eixos, rodas etc.

c) Identificar entre os movimentos citados quais precisaram de dispositivos para

controlar o movimento, como volantes, remos, lemes, freios etc.

SITUAO DE APRENDIZAGEM 1

LEVANTAMENTO E CLASSIFICAO DOS MOVIMENTOS DO

COTIDIANO


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d) Sim, quando se usam remos, sistemas de roldanas mveis, sistemas de

transmisso de carros, marchas de bicicletas etc.

e) Os movimentos podero ser agrupados em relao s suas funes, mas tambm

em relao s fontes de energia, como combustveis fsseis de motores a gs,gasolina, leos etc.; em relao ao uso da energia elica (dos ventos), como em

barcos a vela, windsurf, asa-delta, parapente; ou em relao ao uso da gravidade,

como num carrinho de rolim ou no esqueite.

4. Os alunos provavelmente tero dificuldades quanto s coisas que ampliam a fora ou

controlam os movimentos. A figura apresenta algumas pistas. Deixe que os alunos a

discutam, auxiliando-os para que o conjunto identificado seja suficiente para a

classificao que vir a seguir. Com a participao dos alunos, complete o quadro nalousa com os novos elementos que surgiram nas listas individuais, classifique a lista

na lousa, ressaltando que um mesmo item poder ser classificado em mais de uma

categoria, dependendo do enfoque da anlise do movimento. Todos os itens

apresentados pelos alunos devem ser classificados, o que poder levar incluso de

mais uma categoria chamada outros.

MMoovviimmeennttoo FFoorraass EEqquuiillbbrriioo

DDeessllooccaamm--ssee GGiirraamm PPrroodduuzzeemmmmoovviimmeennttoo

CCoonnttrroollaammmmoovviimmeennttoo

AAmmpplliiaammffoorraass

PPeerrmmaanneecceemmeemm eeqquuiillbbrriioo

bicicleta roda ciclista guido pedal ciclista

avio hlices motor freio martelo ponte

bola bola vento volante alicate balana

foguete satlite gasolina trilho macaco bicicleta

Pgina 6

Verifique se os alunos, ao realizarem a pesquisa, destacam as grandezas fsicas

acompanhadas das unidades de medida apropriadas.


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Pginas 6-8

1. Os alunos devem apresentar desenhos de placas de sinalizao de trnsito.

Disponvel em < http://www.dnit.gov.br/rodovias/operacoes-rodoviarias/placas-de-

sinalizacao?searchterm=placas+de+sinal> (acesso em: 23 set. 2010). Tambm

podem apresentar placas publicitrias que apresentam propaganda de restaurantes,

hotis, postos de combustvel etc.

2. As placas indicam a distncia a ser percorrida na via para chegar ao local indicado.

Assim, algo a 300 m est mais prximo que algo a 3 km, que por sua vez est mais

prximo que algo a 22 km.

3. As placas indicam que, se o veculo desenvolver certa velocidade, usualmente a

velocidade mxima permitida na via, a distncia a ser percorrida at o local levar o

tempo indicado.

4. Voc s chega a esses locais no tempo indicado se desenvolver a velocidade com que

o tempo foi calculado, normalmente, a velocidade mxima permitida. Em qualqueroutra situao, como congestionamento ou deslocamento com velocidade menor que

a mxima permitida, chegar num intervalo maior de tempo.

5. Para levar um tempo muito menor do que o indicado, o motorista teria que exceder o

limite de velocidade permitido, infringindo a legislao.

6. Elas indicam qual a maior velocidade que pode ser desenvolvida por um veculo

naquele trecho da via.

7. A velocidade a taxa de variao do espao em relao ao tempo. Por isso, expressa em unidade de distncia dividida por unidade de tempo, seja km/h no

sistema mtrico, cm/s no sistema CGS, m/s no Sistema Internacional de Unidades, e

pode ser expressa, ainda, em milhas/hora em carros importados ou milhas

nuticas/hora (knots) em navios e avies.

8.


IDENTIFICANDO AS VARIVEIS RELEVANTES DE UM

MOVIMENTO


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4

a) Para calcular o menor tempo, deve-se dividir a velocidade-limite pela distncia,

chegando-se a min60/)90(

33

hkm

km= 22 min.

b) No, pois ele demorou mais que 22 min, o que indica que trafegou comvelocidade menor que a velocidade-limite.

c) Sim, j que ele demorou um tempo menor que 22 min, indicando que excedeu a

velocidade-limite.

d) Sim, j que ele demorou um tempo menor que 22 min, indicando que excedeu a

velocidade-limite.

e) Para determinar a velocidade utiliza-se a distncia percorrida, 33 km. Para

determinar v1, utilizamos o tempo de 25 min, que corresponde a aproximadamente

0,41 h, teremos v1 =horas

km

41,0

33= 80 km/h. Para v2, o tempo de 20 min, ou

3

1h,

portanto v2 =h

km

3

1

33

= 99 km/h. Para determinar v3, o tempo de 15 min, ou4

1h,

portanto V3 =h

km

4

1

33

= 132 km/h

v1 = 80 km/h; v2 = 99 km/h; v3 = 132 km/h

f) A tabela expressa os valores das velocidades obtidas nas trs diferentes unidades

de medida indicadas. Veja que os resultados s podem ser expressos corretamente

com dois algarismos significativos, no entanto, isso no precisa ser explorado nesse

momento e indicamos entre parnteses os valores absolutos das operaes:

vvlliimmiittee 9900 kkmm//hh 2255 mm//ss 11,,55 kkmm//mmiinn

v1 80 km/h (22,2) 22 m/s (1,33) 1,3 km/min

v2 99 km/h (27,5) 27m/s (1,65) 1,6km/min

v3 (132) 13 101 km/h (36,6) 36m/s 2,2 km/min


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Pginas 9-10

1. Ambos determinam dois pontos na via em que ser determinada a distnciapercorrida entre eles e o intervalo de tempo decorrido entre a passagem pelo primeiro

e o segundo ponto. Para determinar a velocidade, calcula-se o resultado da diviso do

valor obtido para a distncia pelo valor obtido para o intervalo de tempo,

determinando, assim, a velocidade mdia do veculo.

2. Sim, como o carro demorou um tempo menor para cumprir a mesma distncia

percorrida, ele necessariamente desenvolveu velocidade maior que a permitida.

Portanto, deve ser multado.3. No, se o carro no alterar sua velocidade, a velocidade mdia corresponder

velocidade instantnea em qualquer trecho. Assim, a velocidade mdia medida

corresponder velocidade instantnea do carro.

4. Na medida realizada pelo policial, os trechos a ser cronometrados so grandes

(centenas de metros ou at alguns quilmetros); assim, podem ocorrer variaes da

velocidade durante o trajeto, e a velocidade mdia pode ser bastante diferente da

velocidade desenvolvida pelo carro. Se o motorista, por exemplo, realizar uma

diminuio brusca da velocidade motivada por um aviso de que h controle de

velocidade, sua velocidade mdia ir diferir bastante das velocidades indicadas no

velocmetro ao longo do trecho.

Pginas 10-12

1. Isso ocorre porque, quanto menor for a distncia, menor ser o intervalo de tempo

para cumprir o trajeto. Assim, ao percorrer pequenas distncias, fica mais difcil

medir o intervalo de tempo com preciso. Como o erro associado medida do tempo

fica mais acentuado, h maior incerteza na velocidade mdia determinada.

2. A diferena est no intervalo de tempo. A velocidade instantnea a velocidade

mdia determinada quando o intervalo de tempo tende a zero, ou seja, to pequeno

que no h variao significativa da velocidade nesse trecho. A velocidade assim

determinada apresenta uma correlao com aquela desenvolvida.


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6

3. A cada volta do pneu, o veculo desloca-se por uma distncia que corresponde ao

permetro do pneu, que pode ser determinado para o pneu com 55 cm de dimetro

por: permetro = 2 . . r = . 2 . r = dimetro = 3,14 . 0,55 m = 1,7 m.

4. Com 600 voltas por minuto, a distncia percorrida em um minuto corresponder a

1,7 m . 600 = 1 020 m = 1,0 . 103 m (com dois algarismos significativos) = 1,0 km. A

velocidade pode ento ser estimada em 1 km/min = 60 km/h.


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Pginas 13-14

1. importante que a atividade experimental seja apresentada ao aluno como uma

situao-problema a ser solucionada experimentalmente, e que o aluno proponha

procedimentos para resolv-la, o que diz respeito tambm escolha dos

equipamentos a serem utilizados (trena, rgua, fita mtrica, passos, cronmetro,

relgio etc.) e discusso sobre sua adequao. Por que a trena melhor que a rgua

e a fita mtrica? A rgua melhor do que o passo? Deve-se mostrar que o

equipamento escolhido depende da preciso que se quer e que se pode obter.

Tambm importante escolher a quantidade de veculos para responder questo

colocada e verificar a pertinncia de discriminao entre eles. Afinal, uma moto ter

velocidade mdia maior que um caminho se ambos partirem do repouso, mas, se

eles j estiverem em movimento, suas velocidades mdias podem ser iguais, ou

prximas, ao limite de velocidade da rua. Os alunos devem elaborar um

procedimento que determine a distncia entre eles e o intervalo de tempo para cada

veculo percorrer o trajeto entre os dois pontos. O professor deve sistematizar as

vrias propostas e ajud-los a definir uma nica para todos os grupos.

2. Resposta especfica para cada procedimento adotado. O relevante que se determine

a distncia percorrida entre os dois pontos escolhidos para a determinao da

velocidade mdia.

3. A resposta depender de cada veculo selecionado na amostragem e da medida de

tempo que deve ser realizada em campo.

4. Nesta questo, deve-se determinar a velocidade dividindo-se a distncia percorrida

pelo tempo medido e completar a tabela. preciso tambm realizar as

transformaes de unidade.

5. A resposta questo apresentada poder ser feita de vrias formas, por exemplo,

tirando a mdia das velocidades dos veculos (em mdia, a velocidade dos veculos


ESTIMANDO VALORES DE GRANDEZAS DOS MOVIMENTOS


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...), apresentando um histograma ou, ainda, relatando os resultados de forma geral.

Essa retomada bastante importante, pois, normalmente, o aluno faz a experincia

por fazer e no a encara como um problema a ser resolvido.

A mdia aritmtica das velocidades dos veculos obtida realizando-se a soma detodas elas e dividindo pelo nmero de veculos utilizados. Se for possvel identificar

diferenas entre as velocidades por tipo de veculo, separar em faixas de velocidade.

Por exemplo, velocidade das motos, velocidade dos carros, velocidade dos

caminhes etc.

Pginas 14-15

1. No relatrio, deve-se observar se o objetivo est claro para o aluno, se o

procedimento realizado est devidamente caracterizado com explicaes que

possibilitem ao leitor a reproduo do experimento, se os dados so apresentados de

forma organizada, se o aluno consegue determinar a velocidade mdia, e que

concluses ele conseguiu organizar por meio de todo esse processo.

2. Como o raio dobra de tamanho, o permetro tambm dobrar; por isso, a cada voltado pneu, a distncia percorrida ser o dobro da esperada e, portanto, a velocidade

ser o dobro, ou seja, o velocmetro marcar 60 km/h quando o carro estiver a 120

km/h.

3. As maiores velocidades so: a da luz, seguida da Terra deslocando-se ao redor do

Sol, seguida do satlite artificial. J as menores velocidades so: a do paraquedas,

seguida da pessoa caminhando, seguida da tartaruga e a menor de todas a da lesma.

Os dados relativos a essas velocidades devem ser pesquisados e deve ser completadatoda a sequncia crescente de velocidades, que se inicia com a da lesma e termina

com a da luz.


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Pgina 15

1. O que determinante para o acerto desta questo a proposio da medida davariao do tamanho e do tempo, para determinao da velocidade. A utilizao de

rguas, trenas, fita mtrica depender do tamanho a ser medido; para a unha, o mais

comum seria o uso da rgua. relevante que a menor diviso do instrumento seja em

milmetros, j que o crescimento mensal dessa ordem de grandeza. Medidas de

tempo em segundos so despropositadas, assim como medidas de tamanho da unha

em metros. Ainda que essas medidas no estejam erradas, devem ser devidamente

discutidas com os alunos caso apaream nas respostas. O procedimento adequado aquele em que a unidade utilizada seja de milmetros por ms. Alguns alunos

incorrero no erro de determinar velocidade usando o tamanho do cabelo e no sua

variao, isso precisa ser diagnosticado e corrigido pelo docente. Para a medida da

massa, deve-se utilizar uma balana. A preciso mais comum em quilos (kg), mas

existem balanas de farmcia que medem dcimo de quilo ou as de consultrio

mdico que medem grama (g). O tempo tambm um fator a ser levado em

considerao; dependendo da hora do dia que feita a medida da massa, podemos

identificar diferenas no valor obtido, isso em funo da quantidade de lquido retido

pelo organismo variar ao longo do dia, alm das refeies realizadas.

2. O que determinante para o acerto desta questo a proposio da medida da

variao da quantidade e do tempo para determinar a velocidade. O procedimento

equivalente ao descrito na questo anterior.

Pgina 16

1. Pode-se perceber o deslocamento do surfista e da onda, o giro da onda. O

deslocamento da onda produz o deslocamento do surfista, a prancha controla os

movimentos, o surfista permanece em equilbrio.

2.

a) Velocidade = distncia percorrida/intervalo de tempo.


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v = (9 15) k /200 segundos; v = 6 km/200 s, ou seja,

v = 6 000 m/200 s = 30 m/s = 108 km/h

b) Velocidade = distncia percorrida/intervalo de tempo.

Distncia aproximada de 365 km, tempo 45 minutos: v = 486 km/hc) Velocidade = distncia percorrida/intervalo de tempo.

v = 100 m/9,9 s

v = 10 m/s


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Pginas 17-19

1. Nesses casos, necessrio bater na bola e transferir a ela quantidade de movimento.

2. Porque com massa menor possvel variar mais rapidamente a velocidade.

3. No o brao do jogador nem a raquete que atingem essa velocidade. A bola atinge

essa velocidade por conservao da quantidade de movimento, inicialmente do brao

junto com a da raquete e depois transferida para a bola, cuja massa muito menor

(cerca de 200 g). Assim, para conservar a quantidade de movimento, a velocidade da

bola dever ser muito maior, chegando a 180 km/h.

4. necessrio que ocorra a interao por fora de atrito com o cho, que caracteriza a

variao da quantidade de movimento. pela interao entre o cho e o veculo que

se altera o movimento. Uma pista lisa, sem aderncia do veculo ao cho, como

ocorre quando h derramamento de leo na pista, ou quando h uma grossa lmina

de gua de uma chuva forte, faz o veculo deslizar em linha reta sem alterar o

movimento at que se volte a ter atrito com o cho. Os alunos tero dificuldade para

explicar o caso do avio, em que a resistncia do ar que faz o papel do atrito, ou

seja, sem o deslocamento do ar no h alterao no movimento do avio. J para um

barco a motor, a interao com a gua que faz esse papel.

5. Porque a bicicleta tem menor massa que o caminho ou o carro. Quanto maior a

massa, mais difcil ser iniciar seu movimento levando em conta o atrito do veculo

com o cho.

6. necessrio que ocorra a interao por fora de atrito com o cho, que caracteriza a

variao da quantidade de movimento. Com o carro a mesma coisa. No caso doavio, a resistncia do ar que faz o papel do atrito, ou seja, sem o deslocamento do

ar no h alterao no movimento do avio. O avio interage com o ar para modificar

sua quantidade de movimento.

7. a interao com o planeta Terra, por fora gravitacional, que caracteriza a variao

da quantidade de movimento, fazendo a pedra rolar, a bola descer e a gota cair.

8. No, para modificar o movimento necessrio ocorrer uma interao. importante

que fique claro que impossvel qualquer alterao do movimento sem compensao


ALTERANDO OS MOVIMENTOS


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por outra alterao em outra parte do sistema fsico. Fisicamente, nem mesmo o

Super-homem pode voar sem interagir com outro objeto, alterando-lhe tambm o

movimento.

9. Cada aluno dever apresentar aos colegas a sua lista das alteraes de movimento.Assim como ocorreu na Situao de Aprendizagem 1, medida que elas so

apresentadas, devem ser escritas na lousa e, ao final da apresentao, teremos um

quadro das alteraes dos movimentos reconhecidas pela classe, que sero

classificadas nas seguintes categorias: transferncia, compensao e outros. Em

outros, podem estar presentes foras de interao como empuxo, deformao

elstica de molas etc.

Pginas 19-20

1.

AAccoonntteecciimmeennttoo JJoooozziinnhhoo CCaarrlliinnhhooss TToonnhhoo TToottaall

Antes R$ 20,00 R$30,00 R$50,00 100,00

13h R$ 14, 00 R$36,00 R$50,00 100,00

13h20min R$ 11,00 R$36,00 R$53,00 100,00

13h30min R$ 11,00 R$39,00 R$50,00 100,00

2. No, permanece constante em R$ 100,00.

3. Sim, cada vez que algum gasta ou recebe, muda-se o nmero de reais de cada um.

4. Sim, pois o nmero de reais fica inalterado todo o tempo, permanecendo apenas com

os participantes da histria.

5. Sim, pois, se isso no for feito, no ocorrer a conservao do total dos reais.

6. Tanto nessa histria como na conservao da quantidade de movimento, o total se

conserva inalterado apesar de as partes estarem mudando seus valores, e sempre de

forma que o total seja conservado, tanto no nmero de reais (cada real que um deles


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gasta outro ganha) como na quantidade de movimento (uma parte do sistema cede

para outra parte do sistema que ganha).

Pginas 21-22

1. Porque a quantidade de movimento que transferida da bola para o jogador o

movimenta para trs.

2. Porque o leo diminui o coeficiente de atrito entre o pneu e o solo, dificultando a

interao que promove a alterao da quantidade de movimento do carro.

3. Para o carro arrancar, a roda precisa interagir com o solo para transmitir a quantidadede movimento para o carro. Ao arrancar muito rapidamente, a roda escorrega no

solo, girando sem deslocar o carro, produzindo o som de cantada de pneu; o

veculo permanece no mesmo lugar at a roda aderir ao solo.

Desafio!

Pgina 23

Os air bags so acionados quando o veculo sofre uma intensa desacelerao por

conta de uma coliso. No momento da coliso, o corpo dos ocupantes do veculo

projetado para a frente e entra em contato com as almofadas inflveis (air bags).

medida que a almofada murcha, o corpo diminui sua quantidade de movimento. Essa

diminuio ocorre em um tempo muito maior do que no caso de um impacto com um

componente rgido do veculo (com o volante, por exemplo). O aumento no tempo de

desacelerao protege o corpo dos ocupantes de ferimentos mais graves.Os freios ABS, por meio de um circuito eletrnico que os controla, impedem o

travamento das rodas em situaes de frenagem. Para obter frenagens eficientes,

preciso que a aderncia do pneu com o solo seja a maior possvel.

Os carros de corrida possuem modernos equipamentos eletrnicos que, ao controlar

a trao nas rodas, maximizam o atrito entre os pneus e o solo. Quando o pneu

escorrega, sua quantidade de movimento no sofre alterao e sua velocidade no

aumenta.


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Pgina 23

Espera-se que o aluno responda que a bola leve bate e retorna, deslocando bem

lentamente a bola mais pesada.


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Pginas 24-26

1. Depende da distncia disponvel para frear, do tempo, das condies do solo, do

pneu.

2.

a) Freada repentina: brusca, como as que cantam pneus, fruto de imprevistos e da

necessidade de frear imediatamente.

b) Freada suave: a freada programada e realizada normalmente nos veculos pelo

acionamento progressivo do freio.

c) Freio motor: a frenagem em que no se pisa no freio e utilizada em veculos

motorizados. Nessa frenagem, as rodas de trao do veculo que esto ligadas ao

motor por eixos, homocinticas, bielas etc. permanecem engrenadas ao motor, que,

quase sem injeo de combustvel, realiza o trabalho de frenagem pela compresso

dos gases no motor e pela reduo na rotao do eixo do motor devido aos trabalhos

e atritos internos. Isso poupa os freios e impede que, em longas descidas, eles se

aqueam demais, deixando de funcionar. Por isso, as placas de sinalizao: Use o

freio motor.

d) Em outros devem estar presentes as frenagens que no usam freios nem

motor, mas o atrito dos pneus e a resistncia do ar, situao muito comum nas

bicicletas, as quais param se a pessoa no pedalar, mesmo em uma reta.

3. Realize os clculos da variao da quantidade de movimento e das foras de atrito a

partir da estimativa dos tempos de frenagem. Veja os exemplos (I = freada repentina;

II = freada suave e III = freio motor):

a) importante, neste caso, ressaltar que no h mudana no valor da variao.


A FORA DE UMA INTERAO


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b) As duas unidades so equivalentes. Faa uma anlise dimensional ou mostre aos

alunos a equivalncia transformando-as em unidades elementares do Sistema

Internacional.

c) O relevante a comparao entre as foras e os tempos.d) O relevante a comparao entre as foras e os tempos.

e) confortvel para o motorista uma fora de intensidade suave.

4. A equao que formaliza matematicamente a fora como taxa da variao da

quantidade de movimento no tempo : F . t = Q, logo F = Q/t.

5. Esta pergunta generaliza o fenmeno tratado na questo 3, para um dispositivo de

segurana. Repare que, neste caso com o air bag, a fora ser dez vezes menor do

que sem ele, o que faz toda diferena para o passageiro, em uma batida.6. Esta pergunta possibilita a reflexo sobre problemas reais e a tomada de deciso,

buscando relacionar informaes disponveis com situaes concretas para construir

argumentao consistente, recorrendo aos conhecimentos desenvolvidos nas aulas

para elaborar propostas de interveno solidria na realidade. Assim, o debate sobre

as prioridades deve ser encaminhado de forma a destacar o interesse comercial da

obrigatoriedade do sistema antifurto, em contraposio ao interesse social da

segurana dos ocupantes. Isso porque a segurana dos passageiros permanece emsegundo plano, j que os modernos sistemas de segurana, como airbag ou freios

inteligentes, so disponibilizados apenas como artigo de luxo nos veculos.

Pginas 26-27

a e b) Para determinar a fora resultante, vamos primeiro considerar as foras que estona direo vertical: temos para baixo a fora gravitacional (peso), 8 480 N, que

equilibrada pela fora para cima que o cho faz nos pneus (em cada um dos dois

eixos, 4 240 N; total 8 480 N). Veja que a soma das normais traseira e dianteira

igual ao peso. Como essas foras esto em sentidos opostos, elas se anulam. Na

horizontal, h a fora motriz de 2 875 N para a frente, mas tambm h um total de

480 N para trs, somando atrito e resistncia. A resultante de apenas 2 395 N para

acelerar o carro para frente.


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Determinao da acelerao: a =kg

N

848

2395= 2,82 m/s2


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movimento do carrinho, que tem maior massa e menor velocidade para a frente. No

utilize essa atividade para tentar determinar o valor da quantidade de movimento;

para isso esse aparato no adequado.

3. Sem os lpis para efetuar o rolamento, a placa de isopor fica em contato direto com ocho; logo, a placa no se desloca em relao ao cho devido ao atrito. Assim,

como se o carro estivesse se deslocando diretamente sobre o piso da sala de aula.

Com a massa da placa muito maior que a do carrinho, o deslocamento dela passa a

ser imperceptvel.

4. Enquanto o carrinho permanece no ar mantido pela mo, ele no interage de forma

perceptvel, a no ser por seu peso. Quando ele est em contato com o cho, o

carrinho se desloca para a frente e o cho para trs por causa do atrito.5. Para ficarmos em p, o atrito com o cho fundamental para permanecermos

estticos com os ps firmes; se o cho estiver recoberto por leo, no conseguimos

firmar nosso p no cho e no conseguimos permanecer em p.

6. Para andar no espao, o astronauta precisa interagir com a nave por meio de cabos

de segurana, sapatos magnticos; estar preso a ela por braos mecnicos; ou ento,

interagir com um equipamento de propulso, que pode ser a gs ou outro fluido e que

o impulsiona em uma direo e em determinado sentido, enquanto o fluido impelido na mesma direo e no sentido contrrio.

7. A sntese deve ser realizada como um exerccio de identificao dos aspectos mais

relevantes da atividade e dos resultados obtidos; sua organizao e apresentao

devem ser feitas na forma de linguagem escrita. Deve-se observar se o procedimento

est devidamente caracterizado e se os dados so apresentados de forma organizada;

para isso, a tabela uma forma bastante apropriada de apresentao. Verifique,

ainda, se os alunos deixaram de apresentar elementos importantes: comum que eles

acreditem que podem suprimir tudo o que entendam estar implcito no procedimento

realizado. Esse tipo de exposio muitas vezes apresenta inadequaes, pois h

muitas formas de realizar um procedimento. Discuta isso com eles.


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Pginas 30-31

1. A interao entre a roda e o cho por ao da fora de atrito. Como o cho tem massamuito maior que o carrinho, seu movimento no perceptvel, vemos apenas o do

brinquedo, que sai rapidamente.

2. Neste caso, a velocidade relativa entre o carinho e o isopor igual velocidade entre

o carrinho e o cho que vimos no item 1. No entanto, como o cho se desloca para

trs, a velocidade relativa entre o carro e o observador menor.

3. O isopor iria oscilar de um lado para o outro conforme o carrinho percorresse o

crculo.4. Identificando as variaes da quantidade de movimento das partes do sistema

isoladamente, sempre garantindo que todo o sistema obedea conservao da

quantidade de movimento.

Pgina 32

Espera-se que, alm de tomar conhecimento deste fato e da prpria existncia da

Estao Espacial Internacional, o aluno possa argumentar que, por causa da conservao

da quantidade de movimento do sistema astronauta-bolsa de ferramentas, o corpo da

astronauta ter que se deslocar na mesma direo da bolsa de ferramentas, mas, em

sentido contrrio a ela.


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Pginas 32-34

1.

CCoolliissoo 11 CCaarrrroo 11 CCaarrrroo 22 TToottaall

antes 100 + 0 = 100

depois 40 + 60 = 100


antes 100 + 100 = 0

depois 60 + +60 = 0


antes 30 + 100 = 70

depois 80 + 10 = 70

2. Os desenhos devem respeitar: que as quantidades de movimento com sinais opostos

significam movimentos em direes opostas; quantidades de movimento com sinaisiguais significam movimentos em direes iguais; tambm se deve obedecer

mesma direo positiva antes e depois da coliso. Por exemplo, se desenhar um carro

indo da esquerda para a direita para representar a quantidade de movimento positiva

antes da coliso, aps a coliso, se algum carro tiver quantidade de movimento

negativa, conclui-se que ele estar se deslocando da direita para a esquerda .


A CONSERVAO DO MOVIMENTO LINEAR


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22

3.

CCoolliissoo 11 JJaammaannttaa CCaarrrroo TToottaall

antes 100 . 20 = 2 000 + 40 . 0 = 0 = 2 000depois 100 . 10 = 1 000 + 40 . 25 = 1 000 = 2 000


antes 100 . 0 = 0 + 40 . 100 = 4 000 = 4 000

depois 100 . 50 = 5 000 + 40 . (25) = 1 000 = 4 000


antes 100 . (8) = 800 + 40 . 20 = 800 = 0

depois 100 . 10 = 1 000 + 40 . (25) =1 000

= 0

4. Os desenhos devem respeitar: que as quantidades de movimento com sinais opostos

significam movimentos em direes opostas; quantidades de movimento com sinais

iguais significam movimentos em direes iguais; tambm se deve obedecer

mesma direo positiva antes e depois da coliso. Por exemplo, ao desenhar um carro

indo da esquerda para a direita para representar a quantidade de movimento positiva

antes da coliso, aps a coliso, se algum carro tiver quantidade de movimento

negativa, conclui-se que ele est se deslocando da direita para a esquerda .

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Sim, pois o momento linear est vinculado ao deslocamento da bicicleta, e o

momento angular est vinculado ao giro das rodas.


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23

Pginas 35-36

Esta Situao de Aprendizagem finaliza a discusso sobre as variaes das

quantidades de movimento nas partes do sistema e sobre sua conservao no sistema

todo, visando dar um fechamento para a discusso sobre a produo e alterao nos

movimentos no nosso dia a dia. proposta a simulao de um julgamento num tribunal

de pequenas causas fsicas; organizando os alunos em grupos de juzes, advogados de

defesa e acusao, eles devero estudar os casos em questo, discutindo-os com base

nos conceitos cientficos aprendidos nas aulas.

Autos x00xx0x0x.1 - Neste caso, dever ficar claro que, ao bater com uma marreta

de ferro na roda, a fora aplicada nela dever ser maior do que a fora aplicada com

um martelo de borracha. Como a borracha sofre maior deformao do que o ferro no

momento da batida, o tempo de interao com a roda maior, consequentemente a

fora aplicada ser menor, ainda que a variao na quantidade de movimento possa

ser a mesma nos dois casos.

Processo x00xx0x0x.2 - Neste caso, preciso ficar claro que, ao atirar o conjunto de

propulso me empurra na direo contrria nave, o corpo do astronauta dever

necessariamente adquirir velocidade em direo nave por conta da conservao da

quantidade de movimento do sistema astronauta-conjunto de propulso. Outro

aspecto importante de ser destacado que, devido ausncia de atrito no espao, no

havia outra forma de interao que pudesse fazer com que uma fora agisse no corpo

do astronauta acelerando-o em direo nave.

Recesso x00xx0x0x.3 - Este caso deve utilizar argumentao semelhante utilizada

no primeiro caso (Autos x00xx0x0x.1). Se o prego foi martelado com um martelo de

borracha, devido deformao da borracha no momento da aplicao da fora no

prego, o tempo de interao fica maior (do que se fosse utilizado um martelo de ao),

fazendo com que a fora aplicada seja menor e, possivelmente, insuficiente para

pregar o prego de forma adequada na parede.


CONHECIMENTO FSICO AJUDA A JULGAR AES DO NOSSO

DIA A DIA


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Baixos x00xx0x0x.4 - Neste caso, deve-se considerar que, por conta da freada

brusca, a variao da quantidade de movimento deve ocorrer em um intervalo de

tempo curto, e, como consequncia, a fora aplicada pelos pneus no asfalto se torna

muito intensa, levando em alguns casos ao escorregamento do pneu no asfalto quecausa a cantada. No caso de freio motor, o que ocorre um freamento mais lento,

tendo como consequncia a aplicao de uma fora de menor intensidade reduzindo

muito o risco de escorregamento dos pneus.

SuperAutos x00xx0x0x.5 - Neste caso, deve ser evidenciado que, para ser capaz de

variar a quantidade de movimento que causa a propulso do corpo, preciso que haja

interao deste com outro ou que a quantidade de movimento desse sistema possa

variar. Como durante o voo no h possibilidade de interao com outros corpos, anica maneira seria expelir gases na direo contrria ao movimento que se deseja

obter.

Pgina 37

1. Por compensao, o canho dispara o projtil que tem pequena massa e sai em altavelocidade, enquanto o canho, por ter grande massa, recua para o lado oposto, com

baixa velocidade. Assim, para determinar a velocidade do canho, temos:

45 kg . 720 km/h = 9 000 kg . v; portanto, v = 3,6 km/h.

2. Por transferncia, o esqueitista pula sobre o esqueite e ambos passam a se mover

juntos. Assim, para determinar a velocidade, temos

50,1 kg . 3 m/s + 0,700 kg . 1 m/s = 50,8 kg . v; portanto,

150,3 kg . m/s + 0,7 kg . m/s = 50,8 kg . v; logo, v = 2,97 m/s.


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Pginas 38-39

1.

FFoorraa FFoorraa nn

Atrito esttico do p no cho 1

Atrito esttico do cho no p 2

Normal do ladro no cofre 5

Normal do cofre no ladro 4

Atrito dinmico do cofre no cho 7

Atrito dinmico do cho no cofre 6

Peso do cofre 9

Normal do cho no cofre 8

Peso do ladro 3

Normal do cho no ladro 10

2. 1 e 2; 4 e 5; 6 e 7; 8 e 9; 3 e 10.

3. 1 e 2; 4 e 5; 6 e 7.


ANLISE DAS PARTES DE UM SISTEMA DE CORPOS


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4.

Foras na locomotiva

Trao: A = 30 000 N; Fora normal: B = 300 000 N; Fora de trao do vago de

combustvel na locomotiva: C = 15 000 N; Fora de atrito entre as rodas e os trilhos:D = 0,008 . 300 000 = 2 400 N; Peso da locomotiva: E = 300 000 N

Neste caso, a fora peso e a normal tm o mesmo mdulo, e como tm sentidos

contrrios, se anulam. Considerando-se as foras na direo horizontal e adotando o

sentido da esquerda para a direita como positivo, aplicando-se a segunda lei de

Newton, temos: A C D = m locomotiva x acelerao (eq. 1)

Foras no vago de combustvel

Trao da locomotiva no vago: F = incgnita; Fora normal: G = 50 000 N; Traodo vago de passageiros no vago de combustveis: H = incgnita; Fora de atrito I =

0,008 x 5 000 = 400 N; Peso do vago: J = 5 000 N

Aplicando-se a segunda lei de Newton para o vago de combustvel, temos:

F H = mvago comb x acelerao (eq. 2)

Foras no vago de passageiros

Fora de trao do vago de combustvel no de passageiros: L = incgnita; Fora

normal: M = 250 000 N; Fora de atrito: N = 0,008 x 25 000 = 2 000 NAplicando-se a segunda lei de Newton para o vago de passageiros, temos:

L = mvagopassag x acelerao (eq. 3)

Resolvendo-se o sistema com as equaes 1, 2 e 3 e observando-se que os mdulos

das foras C e F so iguais, e que os mdulos de H e L tambm so iguais por serem

pares de ao e reao, temos:

H = 12 500 N; L = 12 500 N

5. Resultante = A D I N = 30 000 2 400 400 2 000 = 25 200 N.

6. Acelerao = 25 200 N/60 000 kg = 0,42 m/s2.

7. V = V0 + at 21 m/s = 0 + 0,42 t t = 50 s

8. Cada aluno deve organizar sua tabela, mas o fundamental que calcule e apresente

de forma organizada todas as foras envolvidas.


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Pginas 39-40

1. No, todos os objetos interagem com o campo gravitacional.2. Os bales flutuam e sobem, pois a fora de empuxo maior que o peso, devido

densidade do gs (ou ar quente) ser menor que a do ar. Quando os bales

permanecem numa mesma altura, porque a fora de empuxo fica igual ao peso e

para descer o empuxo reduzido, liberando gs, de forma que a fora de empuxo fica

menor que o peso.

3. Ao peso e ao empuxo, e tambm s foras de arrasto (resistncias) ao se deslocar no

mar.4. Fora eltrica, fora magntica, fora nuclear etc.

Pginas 4 1-42

1. Pois assim aumenta-se a fora normal, aumentando a fora de atrito.

2. Utilizando a areia, o coeficiente de atrito entre as superfcies aumentado,aumentando a fora de atrito.

3. O sebo funciona como os lubrificantes, preenchendo as reentrncias existentes entre

as superfcies e dificultando a formao das soldas, o que diminui o atrito e dificulta

a subida.

4. Como os copos so lisos, h formao de muitos pontos de solda; por isso, fica muito

difcil separar os copos de vidros encaixados.

Pginas 43-44

1. Newton prope um espao homogneo para que o movimento no sofra alteraes

por causa das irregularidades no espao, como ocorre em pistas esburacadas, ou

quando o raio de luz passa obliquamente de um meio mais denso para um meio

menos denso, sofrendo alterao na direo de seu movimento. O espao homogneo


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garante que s seja possvel modificar o movimento por meio de interaes. o que

Newton prope em sua primeira lei, que trata da inrcia.

2. A terceira lei de Newton (ao e reao) enfoca que, numa interao, as partes do

sistema sofrem foras de forma recproca, ou seja, a mesma fora sentida por umaparte do sistema sofrida pela parte que interage com ela, em sentido oposto. O

mesmo ocorre quando analisamos a variao da quantidade de movimento no

sistema: as interaes entre as partes ocorrem de forma recproca, e de tal maneira

que a quantidade de movimento transferida de uma parte para outra conserva a

quantidade de movimento total.

3. Na expresso F = m . a, o tempo est implcito na acelerao, que V/t, o que d

destaque ao conceito de acelerao. J na forma proposta por Newton, o tempo estexplcito, o conceito fundamental o tempo da interao.


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Pginas 44-45

1. Determinaremos a fora de atrito pela aplicao da segunda lei de Newton. Com base

em valores estimados para o tempo da freada, pode-se determinar a acelerao pela

funo horria da velocidade ou pela determinao da acelerao mdia. Com a

acelerao mdia e a massa, usando a segunda lei, obtemos o mesmo valor para a

fora de atrito anteriormente obtida pela variao da quantidade de movimento. Osalunos podem encontrar dificuldade em resolver este problema por meio das leis de

Newton, pois mais complicado e eles j o resolveram de uma forma mais simples;

mas precisam entender as duas formas para poder compar-las. Assim, oriente-os a

realizar essa atividade e, em seguida, a comparar as duas resolues.

2/25,4

4

170sm

t

v

t

va =

=

=

=

F = 800 . ( 4, 25) = 3 400 N

2. Esta questo explicita a necessidade de estimar o tempo de interao para a resoluo

por meio da lei de Newton, pois ela trata do que ocorre no intervalo de tempo em que

h interao. Uma vez estimado o tempo da interao, deve-se determinar a

acelerao da jamanta para chegar fora de interao durante a batida.

Posteriormente, usando a terceira lei de Newton, devem-se determinar a fora que

ser utilizada para encontrar a acelerao do carro e, finalmente, sua velocidade final

aps o tempo de interao, que coincidir com a velocidade determinada pela

variao da quantidade de movimento. Oriente os alunos de como proceder em todas

essas etapas.

Exemplo de resoluo:

Jamanta

m = 100 toneladas = 100 000 kg


COMPARANDO AS LEIS DE NEWTON E A LEI DA

CONSERVAO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO


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30

v = (50 0) = 50 km/h = sm /9,136,3

50=

Estimativa de tempo de coliso: tcoliso = 2 s(os alunos podem estimar tempos

diferentes deste. Verifique se o nmero estimado condiz com um valor possvel).

Clculo da acelerao:2

/95,62

9,13sm

t

va

Coliso

==

=

Clculo da fora (segunda lei de Newton):

F = m . a F = 100 000 . 6,95 = 695 000 N

Carro

m = 40 toneladas = 40 000 kg

Pela terceira lei de Newton, pode-se deduzir que a fora que o carro faz na jamanta

no momento da coliso tem a mesma direo, o mesmo mdulo e sentido contrrio

fora que a jamanta faz no carro (F = 695 000 N).

Clculo da acelerao (2 lei de Newton):

2/37,1700040

000695. sm

m

FaamF

===

=

Clculo da variao de velocidade final:

tavt

a =

= .

smvv /96,674,3478,272.37,176,3

100===

3. Deve ser ressaltado que as leis de Newton tratam do momento da interao, enquanto

as leis de conservao tratam da quantidade de movimento e de sua variao no

sistema todo. Deve ser ressaltado, ainda, que as duas formas podem trazer soluespara os sistemas fsicos clssicos antes, durante e depois das interaes.


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31

Pgina 46

1. Para a gua acompanhar a arrancada do carro, preciso interagir com as bordas docopo, o que modifica a distribuio da gua dentro do copo. Como o copo est cheio,

parte da gua cair para o lado de fora.

2. A acelerao ser de 0,6 m/s2 (a = F/a = 1 800 N/3 000 kg). A velocidade aps 10

segundos ser de v = 0,6 . 10 = 6 m/s e, aps 20 segundos, de v = 0,6 . 20 = 12 m/s.

3. A acelerao de 0,5 m/s2 (2 N/4 kg). Ajude os alunos a montarem os esquemas e

identificarem as foras que agem no sistema.

fisiologia by:patrick

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