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#Pense além

Robert Pickett/Visuals Unlimited/ Corbis/Latinstock

Os meios de comunicação têm noticiado as mudanças no clima mundial e a ocorrência de catástrofes com efeitos devastadores devido a essas mudanças. Entre os efeitos das mudanças climáticas, podemos destacar a invasão das regiões litorâneas pelo mar, o aumento da ocorrência e da intensidade dos ciclones e furacões, as ondas de calor e o derretimento acentuado das calotas polares. Mas o que estaria ocasionando essas mudanças? Atualmente, sabemos que o lançamento de gases na atmosfera – como os derivados de combustíveis fósseis pela combustão – é responsável pela formação da camada de poluentes de difícil dispersão, cuja consequência é acentuar o efeito estufa. Parte do aumento da temperatura média do planeta é causado pela intensificação do efeito estufa. Nesse efeito, parte dos raios solares que atingem a superfície da Terra irradia calor na atmosfera. Esse calor não pode ser disperso para fora do planeta de maneira satisfatória devido à camada de poluentes presentes na atmosfera. Em virtude da intensificação do derretimento, grandes blocos de gelo se desprendem das geleiras e flutuam na água, formando um maior número de icebergs. Os icebergs são grandes massas de água no estado sólido que se deslocam seguindo as correntes marítimas nos oceanos. Em geral, a parte do iceberg visível acima da água corresponde a menos de 10% do volume total dele. A flutuação do iceberg ocorre pelo fato Iceberg. de o gelo apresentar densidade ligeiramente menor que a da água líquida. Sabemos que a intensidade do empuxo sobre um corpo imerso em um fluido é numericamente igual ao peso do fluido que o corpo desloca. Assim, é possível compreender como determinados corpos – icebergs, navios, entre outros – flutuam. Da relação entre as forças peso e empuxo podemos entender como, curiosamente, um pedaço de gelo flutua em uma vasilha com água e afunda quando colocado na mesma vasilha com álcool. Isso ocorre porque diferentes líquidos que agem sobre um mesmo corpo produzem empuxos de diferentes intensidades. Um objeto oco tem mais facilidade de flutuar. Um navio só flutua porque não é todo de ferro. As partes ocas ou vazias do navio reduzem sua densidade em relação à do ferro maciço. Um navio é tão oco que a sua densidade média é bem menor do que a densidade da água. Alguns animais, e até seres humanos, têm facilidade para boiar na água. Isso demonstra que a densidade média desses seres vivos é inferior à densidade da água.

Dimitri Vervitsiotis/Photographer’s Choice/Getty Images

Em que outras situações podemos observar o empuxo?

A rã é um exemplo de animal que possui facilidade para boiar na água.

dos

Capítulo 18

Hidrostática

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A seção #Pense além apresenta textos atualizados e ilustrados que abordam a aplicação do conhecimento físico na tecnologia e na sociedade. Esses textos abordam algumas questões diversas e de maneira integrada com outras disciplinas.

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2001: uma odisseia no espaço

Física no cinema Filme de Stanley Kubrick. 2001: uma odisseia no espaço. 1968. EUA/Inglaterra

Este clássico de ficção científica é considerado uma das principais obras cinematográficas produzidas no século XX. Arthur Clarke (roteiro e autor de livro homônimo) e Stanley Kubrick (diretor) fazem uso da imaginação e nos possibilitam “viajar”, com os recursos do cinema, desde a pré-história, quando supostamente um monólito negro emitiria, de maneira misteriosa, sinais de outra civilização, o que causaria influências no planeta Terra. No século XXI (passados 4 milhões de anos), com o propósito de investigar o monólito, uma equipe de astronautas é enviada a Júpiter, na nave Discovery, cujo controle é totalmente realizado pelo computador HAL 9000. Durante a viagem ocorre algo imprevisível com HAL e ele tenta eliminar os tripulantes, na tentativa de assumir o controle da nave.

Título original: 2001: A Space Odissey

Atividades

Gênero: ficção científica Duração: 149 minutos

Embora o filme seja fruto de ficção, é possível explorarmos nele algumas situações interessantes nas quais podemos identificar conhecimentos desenvolvidos pela Física, utilizados na criação de determinadas cenas. Após ter assistido ao filme com seus colegas, voltem aos minutos iniciais da projeção e observem atentamente as cenas citadas a seguir.

Ano de lançamento (EUA): 1968 Direção: Stanley Kubrick

Mariana Coan

1. Entre os minutos 21 e 22, vemos a caneta flutuar. Por que isso ocorre? 2. Entre os minutos 22 e 23, uma tripulante (de branco) caminha de forma estranha. Observem os sapatos usados por ela. Há algo escrito neles? Teriam eles alguma função? Essa função estaria relacionada à gravidade? 3. Entre os minutos 22 e 24, observem os dois momentos descritos a seguir e identifiquem o referencial considerado para produzi-los. • no primeiro, o movimento de aproximação da estação e do ônibus espacial; • no segundo, o movimento da estação e o céu estrelado. 4. Entre os minutos 24 e 25, observamos pessoas de cabeça para baixo. É possível explicar isso? 5. Entre os minutos 33 e 34, reparem se os motores da nave estão ligados e deem uma explicação para isso. 6. Façam uma pesquisa e ampliem seus conhecimentos sobre as características e a utilização dos seguintes instrumentos espaciais: estação, satélite, foguete, nave e ônibus. 7. Individualmente, reflita sobre o texto a seguir e comente-o. No ano 1969, o ser humano finalmente pôs os pés na Lua, enchendo de esperanças a imaginação humana com relação às conquistas espaciais. Este filme, produzido há quase 50 anos, projetava para o início do século XXI (2001) um progresso tecnológico que possibilitaria conquistas espaciais incríveis. Mas o ano 2001 já passou, e as conquistas do ser humano nessa área do conhecimento não atingiram as metas traçadas pela ficção. Porém, são inegáveis os avanços tecnológicos e as conquistas que têm sido obtidos na exploração de outros planetas, especialmente por meio das sondas modernas. E o ser humano, chegará a outros planetas? Você arriscaria uma previsão? Exercite sua imaginação e escreva um texto que exponha sua opinião sobre esse tema.

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Unidade 5

Gravitação

Capítulo 12

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As leis da Gravitação

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A seção Física no cinema promove uma discussão de conteúdos de Física presentes em filmes. Nela os conhecimentos podem ser testados e aplicados em outros contextos.

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Exercícios complementares

c) 50 d) 60

a) apenas as forças N e P realizam trabalho. b) apenas a força F realiza trabalho. c) apenas a força Fat realiza trabalho. d) apenas as forças F e Fat realizam trabalho. e) todas as forças realizam trabalho. 2. (PUC-MG) Não realiza trabalho: a) a força de resistência do ar. b) a força peso de um corpo em queda livre. c) a força centrípeta em um movimento circular uniforme. d) a força de atrito durante a frenagem de um veículo.

a) N

c) nulo

b) Nd

d) N

Editoria de Arte

x (m)

Sabendo que a força F tem a mesma direção e o mesmo sentido do deslocamento, determine: a) A aceleração máxima adquirida pelo corpo. b) O trabalho total realizado pela força F entre as posições x 0 e x 3 m.

264

Unidade 6

e) Nd

F Luis Moura

7. (UERJ) Observe as situações a seguir, nas quais um homem desloca uma caixa ao longo de um trajeto AB de 2,5 m. As forças F1 e F2 exercidas pelo homem nas duas situações, têm o mesmo módulo igual a 0,4 N e os ângulos entre suas direções e os respectivos deslocamentos medem θ e 2θ. F2

F1 0

um momento de avaliação. Presente em cada final de cada Unidade estudada, nela você encontra uma seleção de questões diversas, além de questões de vestibulares e do Enem.

e) 70

6. (UFBA) Uma força horizontal F constante, de intensidade de 20 N, é aplicada a um carrinho de madeira de massa igual a 2 kg, que, sob a ação dessa força, desloca-se sobre o tampo de uma mesa. Admitindo-se que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o tampo da mesa seja igual a 0,2, determine o trabalho realizado pela força resultante Fr que atua ao longo da distância horizontal de 5 m. (g = 10 m/s2)

e) a tensão no cabo que mantém um elevador em movimento uniforme. 3. (Fuvest-SP) O gráfico representa a variação da intensidade da força resultante F, que atua sobre um corpo de 2 kg de massa, em função do deslocamento x.

A seção Exercícios complementares é

s (m)

5. (UFRN) Um bloco é arrastado sobre um plano horizontal, com o qual possui coeficiente de atrito , sofrendo um deslocamento horizontal de módulo d. Sendo N a intensidade da força de reação normal da superfície sobre o bloco, o trabalho da força de atrito, nesse deslocamento, é:

Pode-se afirmar que:

F (N)

4,0

θ A

2θ B

Se k é o trabalho realizado, em joules, por F1, o trabalho realizado por F2 corresponde a: a) 2 k k b) 2

(k 2 1) c) 2 d) 2k2 1

Energia e as leis de conservação da Dinâmica

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De volta ao começo

Capítulo 13

Trabalho de uma força

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Unidade 2

Cinemática escalar

Após o desenvolvimento do conteúdo, você pode rever a questão de abertura da Unidade, reformular sua resposta e conferir a resolução na seção De volta ao começo.

Analisar o movimento de queda de um objeto é um desafio à nossa imaginação porque a variação de sua velocidade é muito rápida para ser percebida pelos nossos sentidos. Perceber que existe um aumento constante na velocidade da bola de basquete logo após passar pelo aro da cesta requer instrumentos de medida e perspicácia. O primeiro cientista a estudar movimentos como esse de maneira quantitativa foi Galileu Galilei. Ele obteve uma lei do movimento afirmando que, se um objeto se move partindo do repouso em movimento uniformemente acelerado, a razão entre duas distâncias percorridas em qualquer intervalo de tempo é proporcional ao quadrado dos mesmos tempos. Galileu conseguiu obter medidas desse movimento utilizando um plano inclinado e possivelmente uma clepsidra, relógio de água, para o registro do tempo. O plano inclinado era dotado de sinos ao longo de seu percurso, e Galileu recolhia e comparava os volumes de água a cada “batida” de cada sino. Por meio de vários testes experimentais, v Galileu também verificou que, em intervalos de tempo iguais, existe uma relação entre as distânv cias percorridas pelos corpos em queda livre (ver v página 80) que independe da massa do corpo. Atualmente, sabemos que as variações de velocidade sofridas pela bola de basquete ocorv rem por causa da atração gravitacional da Terra, v que depende apenas de sua massa e de seu raio. g g Nesses movimentos, a velocidade sempre varia em valores iguais, cerca de 10 m/s a cada segundo. Para a bola de basquete em v queda – movimento acelerado –, o módulo da velocidade sempre aumenta. v

Representação esquemática das posições e das velocidades de dois corpos em movimento sob influência da gravidade, um em queda livre e outro lançado verticalmente para cima.

Plano inclinado utilizado por Galileu em seus experimentos sobre o movimento por volta de 1630-1640.

Capítulo 5

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Luís Moura

a) 30 b) 40

2,0

Photoaisa/Keystone

Bentinho

N Fat

4. (Unifor-CE) Uma Ft (N) força Ft é aplicada num corpo 20 tangencialmente à trajetória seguida 10 por ele. No deslocamento de 0 a 4 m, o trabalho de Ft vale, 0 em joules:

Editoria de Arte

1. (UFMG) Um bloco movimenta-se sobre uma superfície horizontal, da esquerda para a direita, sob ação das forças mostradas na figura.

Queda livre e lançamento vertical

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