Movimento:

Em mecânica eu aprendi muitas das coisas que eu não tinha nem noção. Aprendi que mecânica estuda os movimentos. Pra gente saber que algo esta em movimento nos precisamos de um referencial normalmente algo estático(parado). E se esse algo varia seu movimento, ou seja, muda de distancia em relação esse referencial, ou seja, (S1-S0, onde S=espaço) troca de posição em relação ao diferencial seja mais perto ou mais longe, ele se movimenta então agente conclui que ele é um móvel. Mas se formos perceber não existe nada em repouso no Universo. Se nós fomos tomar referencia um poste, veremos que o carro é um móvel e o poste é parado. Mas para um astronauta lá na lua vendo o poste e a Terra, diria que o poste esta em movimento junto com o movimento de rotação da Terra, e ele (Astronauta) esta parado. Então podemos concluir que tudo é relativo não da pra saber com certeza se algo esta em repouso ou movimento. Aprendi também que dentro do estudo do movimento temos as coisas que se deslocam e as coisas que giram. Tanto as coisas que se deslocam e as que giram há a necessidade de fazer comparação quanto à rapidez tanto de um como de outro. Nas coisas que se deslocam (coisas que saem do lugar) essa rapidez se chama velocidade. A velocidade é calculada pegando distancia que o móvel se deslocou dividindo pelo tempo que ele levou. (V=d/t),ou também a variação do Espaço dividido pela variação de tempo.(S1-S0/t1-t0)Porém o que é espaço?O espaço é a representação tridimensional de tudo que vemos e de tudo o que acontece. É o espaço que permite que objetos tenham três dimensões: comprimento, largura e altura.

.Já nas coisas que giram essa rapidez pode ser tanto calculada utilizando a freqüência em RPM(rotação por minuto)f=rotação(volta completa que o móvel da em volta de si mesmo/pelo tempo que ele leva),ou também através da velocidade angular que é o ângulo que ele descreve/pelo tempo que ele leva Vang=ang/t.Velocidade no movimento de translação é medida em m/s e a velocidade angular(movimento de rotação)é medida em rad/s(onde converte-se o ângulo em PI radiano pra facilitar os cálculos).

Percebi que pra gente andar pra frente, assim como carros,animais terrestre... Temos de empurrar o chão pra trás pra ele nos impulsionar pra frente, as coisas que nadam como os navios, os peixes e nós, empurramos algo pra trás e somos impulsionados pra frente pela água, e as coisas que voam como o avião, os pássaros tem de empurrar o ar pra trás (os aviões o fazem através da hélice ou jato), e este ao ar os impulsionar pra frente. Do mesmo modo pra algo girar para um lado outra coisa tem de girar no sentido contrário. Essas coisas que se movem ou giram, ou seja, nas coisas que se deslocam e nas que giram ambas quando estão em movimentos transferem seus movimentos a outro objeto e por conseqüência perdem uma parte de seus movimentos. E também que a quantidade total de movimento se conserva e o que varia é quantidade que um transfere para o outro. No movimento de translação (coisas que se deslocam) quando se deseja medir a quantidade de movimento de um objeto usamos a seguinte formula: Q=m.v, onde m=massa medida em kg e v=velocidade medida em m/s.

Já nas coisas que giram a quantidade de movimento é calculada pela seguinte Formula:

Q=w.I, onde w é a velocidade angular (o ângulo que o móvel transcreve dividido pelo tempo e é medida em rad/s) e I é momento de Inércia (medido em KG.m²) A quantidade de movimento é medida em Kg.m/s. Pra que não sabe Momento de Inércia é como esta a distribuição da massa em algo que gira. Quanto maior o momento de Inércia maior a distribuição da massa longe do eixo de rotação e por conseqüência menor a velocidade e quanto menor o momento de Inércia (massa mais perto do eixo de rotação) maior a velocidade. Vale lembra que nas coisas que giram as rotações também se com pensão no caso do liquidificador. O motor só gira pra um lado se a carcaça girar pro outro onde a carcaça só não gira devido perder seu movimento pras borrachas (que geram força de atrito e se opõem ao movimento)e também porque a superfície tem uma massa grande.O helicóptero por exemplo tem uma cauda pra quando ele sai do chão o motor girar pra um lado e cabine do piloto não girar pra outro,a cauda e a hélice traseira evitam esse movimento oposto ao da cabine.

Forças:

Aprendi também que mecânica estuda também as coisas que controlam o movimento e que fazem o movimento Onde essas coisas se chamam FORÇAS na qual consiste em interações entre objeto e o meio ou entre objetos e objetos. E que na natureza nós encontramos diversas dessas forças como:

A força da Gravidade ou o Peso: e a força de atração que age a distância onde o campo de atuação dessa força se chama campo Gravitacional. Todos os corpos dotados de massa possuem, no entanto só percebemos seus efeitos em corpos com massa muito grande, de dimensões de planetas, satélites, estrelas e outras. É calculada pela Formula; P=m.9, 8, onde m=massa e 9,8 corresponde a 9,8N/Kg o peso que age nas coisas com 1 kg de massa.

Força Normal: é a força que age perpendicular ao móvel. Um exemplo é que ela é empregada na sustentação de coisas como em cadeiras na qual nos sustentam e se anulam com a gravidade (em sentido oposto já que possui a mesma intensidade que o peso).

Força de Empuxo Hidrostático: é a força que age nos líquidos verticalmente que esta relacionada com o afundamento ou não de algo (claro que também depende do peso, do material de que é constituído e também do formato do objeto pra ele afundar.). Sua formula é: E= µ. Vd. g , Vd é o volume do líquido deslocado e corresponde ao volume da parte do corpo que está mergulhada, e µ (letra grega “mi”) é a densidade do líquido.

Empuxo Aerodinâmico: pra esta força atuar necessita de um movimento. Esta força ta relacionada de o porquê do avião voar. O avião pra voar precisa de uma velocidade mínima de vôo. Quando atingida essa velocidade devido ao formato de sua asa (formato curvo em cima da asa e formato reto em baixo) faz com que o ar circule mais rapidamente em cima ocasiona em menor pressão em cima e maior pressão em baixo fazendo assim com que a asa o sustenta no ar devido ao empuxo que começa a agir.

As forças que se opõe ao movimento:

Força de atrito: é a força que age no sentido oposto ao do movimento. Quando algo desliza sobre outro há força de atrito agindo e por conseqüência há a formação de calor. O atrito é muito importante, por exemplo, entre os discos e a pastilha do carro, e o chão e a roda do carro pra fazer o carro parar. É devido, por exemplo, ao atrito que agente consegue andar, senão agente iria ficar empurrando o chão no lugar e ele não iria nos conseguir impulsionar pra frente. O cálculo do atrito é: Fatr=FN. Ca, onde FN corresponde á força normal que é igual ao peso e Ca ao coeficiente de atrito dos dois materiais que estão em contato

Força de Resistência: é a força com o qual a água o segura quando tenta andar com água ate o joelho por exemplo. Por exemplo, vamos comparar movimento do peixe e o movimento do Hipopótamo na água. Quem se moverá mais facilmente? É claro que o peixe, pois ele tem um formato mais “Hidrodinâmico” (foi feito pra andar na água) tem um formato comprido e estreito dessa forma sofre menos ação da força de resistência. Já o Hipopótamo tem um formato mais largo e grande (gordo) um formato não muito “Hidrodinamico” sofrendo mais a ação da força de resistência. Repare que o formato dos navios é semelhante ao dos peixes pra eles cortarem água e assim diminuírem o efeito da força de resistência sobre eles. É interessante notar também,que a força de resistência do liquido depende também da viscosidade do liquido o quanto grosso e pegajoso ele é,e isso varia de líquido pra líquido. Também temos força de resistência agindo no ar que é a força age no ar. Essa força de resistência do ar pode ser um empecilho em relação ao carro onde aumentando a velocidade esta força aumenta, e aí o carro precisa de mais força motriz (do motor responsável pelo movimento) pra chegar ao seu destino. E quanto mais força motriz o carro precisa mais combustível ele gasta. A força de resistência do ar age quase que exclusivamente na carroceria por isso os engenheiros tem de projeto carrocerias que cortam o ar, carrocerias mais aerodinâmicas pra esta cortar o ar e diminuir a força de resistência sobre o carro e o motorista gastar menos combustível. Um outro exemplo sobre a força de resistência do ar é que ela que é responsável por proporcionar uma queda suave ao pára-quedista quando abre o para queda já que se este não tivesse esta ajuda do ar ele iria sofrer ação direta da força da gravidade e sua aceleração iria sempre aumentar 9,8m/s².

Força Elástica: é a força presente em todos os materiais principalmente os elásticos como os elásticos. Ela é calculada pegando a constante elástica que varia de cada matéria. E multiplicando pela deformação sofrida pelo material, ou seja, pela formula: Felá=K.x, onde k é a constante elástica e x a deformação ou Comprimento final menos o comprimento inicial do móvel)

Aprendi também que Newton estudando essas forças formulou as três leis de Newton:

1ªLei de Newton:

  • Um corpo permanece em repouso até que haja uma força que o tire desse estado.

  • Um corpo permanece em movimento retilíneo uniforme até que uma força altera seu movimento.

  • Quando estamos em movimento uniforme seja de translação ou rotação não somos capazes de diferir o estado de repouso do estado de movimento.

Ex: O Planeta Terra ta girando e nos não percebemos isso devido a seu movimento ser constante.

  • Agente só percebe que estamos em movimento quando o móvel variar de velocidade.

2ªLei de Newton:

  • A alteração do movimento de um móvel é proporcional a força nele imprimida e ocorre na direção e na linha reta desta força.

  • A segunda lei de Newton é à base da mecânica, pois é ai que ele começa a relacionar força com o movimento, e percebe que quando uma força é aplicada em algo causa uma aceleração ou desaceleração nesse móvel. E aí ele fala da Formula F=m.a, onde a é aceleração e m é a massa. Mas o que é essa aceleração?Aceleração é a variação de velocidade, ou seja, a troca de velocidade que um móvel dá em um determinado tempo. Ou seja, quando dizemos que a aceleração da gravidade é 9,8m/s²(9,8m/s/s) quer dizer que sob a ação da força da gravidade um objeto aumenta sua velocidade a cada segundo em 9,8m/s. Ou seja, se ele estiver em queda a 5segundos, qual velocidade ele estará?49m/s. Da também pra gente descobri a aceleração por meio desta formula: A=V1-V0/T1-T0,onde V=velocidade e T=tempo

  • Quanto maior a Força aplicada no objeto maior sua aceleração, quanto menor a força aplicada menor sua aceleração são grandezas diretamente proporcionais.

  • Agora quanto maior a massa menor a aceleração do objeto. Quanto menor a massa maior a aceleração do objeto, são grandezas inversamente proporcionais.

3ªLei de Newton

  • Essa e a ultima lei de Newton diz que a força age aos pares no universo. Um par de ação e Reação.Ex:quando damos um murro na parede aplicamos uma força na parede.Do mesmo modo a parede nos aplica um força de mesma direção porem de sentido oposto ao do murro.Por isso agente sente dor.Do mesmo modo quando chutamos uma bola a bola adquiri uma quantidade de movimento transferida de nosso chute ,ao mesmo tempo agente aplica uma força na bola fazendo com ela se movimente.Só que se formos reparar nosso pé diminui seu movimento e começar a doer devido a bola aplicar uma força de igual intensidade em nosso pé porem de sentido oposto a força nela aplicada.

Depois que eu compreendi essas leis de Newton pude compreender as forças que agem, por exemplo, em um carro. Através desse desenho:

Podemos ver que temos a força motriz responsável por movimentar o carro, a força–peso que atrai o carro na direção e sentido no chão, a força normal que age na mesma direção e, porém de sentido oposto á do peso e esta é da mesma intensidade que a do peso (peso e normal se anulam) e as forças que se opõe ao movimento do carro como a resistência e o atrito na mesma direção que a força motriz, porém de sentido oposto. Pra se descobrir a força responsável por acelerar o carro tem que calcular a resultante: como o peso e normal se anulam temos que pegar a Força motriz e subtrair com o resultado da soma da força de resistência com a força de atrito.

Podemos também perceber que quando o carro sobe uma subida ele acelera menos, ou seja, demora mais tempo pra aumentar sua velocidade. Isso deve a peso puxa o carro ao chão da subida, e outro que vai puxar o carro na direção da ladeira. O que puxa o carro pra direção da ladeira agente chama de peso x e o que puxa contra o chão da subida peso y. Pra calcular a resultante que é o peso total, e esse peso x e peso y podemos usar o calculo de trigonometria seno,cosseno,e tangente na qual o ângulo de inclinação do triangulo será igual ao da ladeira em relação ao plano horizontal como a agente nota na figura:

Depois eu comecei a aprender a respeito das coisas que produzem movimento. Por exemplo, no caso do carro a força motriz aquela força, que faz o carro adquirir movimento ela é tirada do motor certo?Mas pro motor adquire esta força ele precisa da queima de gasolina. A gasolina possui uma energia armazenada, uma energia química Potencial. Quando ela entra no motor ,ela reage com oxigênio e se inflama,fazendo com o que o pistão do motor se movimente e ele adquira movimento. A gasolina explode convertendo assim energia química potencial em energia térmica onde esta gera pressão (um conjunto de força que age no pistão). Convertendo assim energia térmica em energia cinética e o carro adquirindo assim movimento. Aprendi também que Energia nunca se perde ou se ganha ela apenas se transforma. Por exemplo, no caso do motor a combustão, a energia potencial do combustível é convertida em energia térmica e depois cinética. É interessante notar também que não necessitamos apenas da energia dos combustíveis. Se agente pegar um motor elétrico, ele converte energia elétrica em energia cinética. É interessante notar também que o motor a energia elétrica consegue converter 80% da energia elétrica em cinética, diferente do motor a combustão que apenas converte 25% de toda sua energia em movimento (energia cinética). Mas da onde vem a energia elétrica?Um tipo vem lá da hidrelétrica, outro a pilha e bateria. A pilha, e bateria ela converte energia potencial em elétrica também através de uma reação química. Agora e da onde vem aquela energia elétrica da tomada?Ela vem da Hidrelétrica onde esta converte a energia cinética do movimento da água em eletricidade através de turbinas. O movimento da água (energia cinética da água) faz girar a turbina e através da atração e repulsão de uns eletroímãs que estão dentro dessa turbina à energia cinética da água é convertida em energia elétrica que é distribuída através desses cabos de alta tensão que agente vê na rua. Depois esse tipo de energia é transformado em energia luminosa pela lâmpada, energia sonora pelo radio, energia térmica pelo nosso chuveiro e por aí vai. Até agora eu fiquei falando de energia, porém ainda não falei o que reelamente é Energia. Energia é a capacidade de uma força de realizar trabalho. O que é trabalho?Trabalho é a ação de uma força provocando o deslocamento, ou a de evitar o deslocamento de um móvel. É também o quanto de energia você gasta. Por exemplo: quando você chuta uma bola, você provoca o deslocamento dela. Então a força que você aplicou realizou um trabalho. O Trabalho é calculado como T=F.d, onde F equivale à força que você aplicou medida em Newton e d a distancia medida em metros. Um exemplo é quando você deseja levar um saco de areia de 5 kg a um prédio de altura de 6 metros. Quanto de trabalho você vai realizar, quanto de energia você vai usar?Primeiro precisa descobrir a força que vai utilizar. Nesse caso sua força será igual ao peso do objeto. P=m.10N/kg, onde Força-peso será igual 60N. Agora você pega a fórmula do trabalho: T=60.6=360J, trabalho é medido em Joule. Esse será o trabalho realizado. Ou a energia gasta. Agora supomos que você deseje levar a metade da altura a 3m, realizará a metade do trabalho 180J. Agora supomos que você esteja muito cansado e decida apenas levar2. 5 kg a 6 metros. Como você dividiu a força pela metade, o trabalho será reduzido pela metade também será 180J. Agora vamos supor que um carro a suba uma colina de 500 metros de altura em 2horas,e o carro b demore pra subir 4 horas ,suponhamos que a força motriz seja a mesma nos dois carros, quem fez o maior trabalho?.Nenhum. Pois ambas as forças nos carros provocaram o mesmo deslocamento. Vamos supor que eles tem a mesma massa porem um atenha um formato mais aerodinâmico que o b.Então podemos dizer que o b sofreu mais a ação da força de resistência do ar do que o a.O ar ao se opor ao movimento dos carros fazem eles perderem trabalho.Eles teria um trabalho maior se não tivessem a influencia do ar que faz um trabalho oposto ao do movimento do carro.Então se agente calcular o trabalho do ar nos também descobrimos o trabalho que os dois carros perdem. Porem podemos ver que o carro A demorou menos tempo pra realizar o trabalho do que o carro b.Então dizemos que o carro a é mais potente que o carro b.Entramos em novo assunto o Potência que corresponde o tempo que algo demora pra realizar um trabalho.Potencia é medida em j/s ou em Watt P=F.d/t1-t0,ou P= trabalho/t.Também podemos resolver potencia multiplicando velocidade pela força.Agente pode concluir ambos realizam o mesmo trabalho porem não o mesma potencia.Por que do mesmo modo que o ar realiza também um mesmo trabalho nos dois,ele realiza uma potencia nos dois.O valor da potencia do ar corresponde ao valor da potencia perdida(dissipada pelo carro).que no caso será maior a potencia dissipada no carro b. Agora voltando em trabalho. Vamos supor se eu não conseguisse força o suficiente pra levantar um elefante. Vamos supor que ele tivesse 1000 kg, ou seja, um peso de aproximadamente 10000N(adotei como força da gravidade 10N/kg), e precise levantá-lo uma altura de 5 metros. O que eu posso fazer?O único jeito é diminuir força, ai daria pra eu levantar, como uma força que eu tenho que é 5000N. Mas pra diminuir a força tenho que aumentar a distancia de aplicação desta força. O Trabalho necessário pra eu levantar o elefante é 50000J com uma força de 10000N a uma distancia de 5metros. Agora se usar uma força de 5000N, terei que aumentar a distancia a 10m, Dessa forma T=5000N. 10m terei o mesmo trabalho 50000J. O segredo é trocar força por distancia. Mas só da por trocar Força por Distancia se agente recorrer a maquinas simples.

Máquinas simples são dispositivos destinados a trocar força por distancia, aumentar o comprimento de aplicação da força, ou seja, ajudar os fracos de “muque”. As principais são a alavanca, roda e eixo, roldana e o plano inclinado:

Alavanca e o ponto de apoio: consiste em uma a madeira ou uma barra de ferro em cima do ponto de apoio, onde o lado com comprimento menor fica em baixo da carga que se deseja levantar, e a parte de maior comprimento destinado a força que se deseja aplicar. Dessa forma se a de maior comprimento tiver o comprimento duas vezes maior do comprimento da menor (a que ta na carga) sua força será duplicada duas vez mais e você terá um vantagem mecânica igual a 2,se o comprimento da maior for 3vezes maior que o da menor,sua força será triplicada e terá uma vantagem mecânica igual a 3,e assim por diante.Ferramentas que usam o mesmo principio da alavanca: alicate,a carriola de pedreiro(Só que aí o ponto de apoio fica depois da carga) e outras ferramentas.

Roda e eixo: Consiste em uma roda encaixada em um eixo. Antigamente usava-se o sarilho uma roda e eixo e manivela, onde a corda ficava enrolada par retirar a água do poço. Novamente você troca distância por força através da corda quando gira a manivela, você vai puxado mais corda e dessa forma troca força aumentando a distancia através do comprimento da corda e do puxar da corda (já que tem de compensar a força puxando a corda rapidamente). O princípio da Roda e eixo é utilizado também em torneiras (borboletas), maçanetas e outras ferramentas etc. Pra você calcular o a vantagem mecânica você precisa (quanto sua força esta sendo aumentada) é só pegar o diâmetro da roda e dividir pelo diâmetro do eixo.

Roldana: Uma roldana você tem uma ajuda de seu peso pra levanta o peso,porem não aumenta em nada sua força. Aumenta mesmo quando coloca duas, três ou várias roldanas, e dessa forma você necessita de mais corda e por conseqüência aumenta a distancia e troca força por distancia.

Plano inclinado. Vamos supor que você tenha que colocar um barril em um pedestal. Você tenta erguer ele, e sua força têm de ser igual ao peso do barril. Não é mais fácil colocar uma rampa, ate a o pedestal, e ir rolando o barril?Dessa forma uma parte do peso se anula com a força normal da rampa, e você terá aquenta só uma parte do peso. Mas se você perceber novamente trocou distancia por força. Aumentou a distancia até o pedestal. Pra se calcular a vantagem mecânica nesse caso é dividir o comprimento da rampa pela a altura. As escadas em caracol usam principio do plano inclinado, as rocas nos parafusos e outras.

Energia:

Agora que eu falei de trabalho e potencia vamos voltar naquele assunto de Energia, mas vamos limitar nosso estudo apenas as energias que fazem parte da mecânica são elas: energia Potencial Gravitacional, Potencial Elástica e Energia Cinética.

Energia Potencial Gravitacional:

Quando você coloca algo, por exemplo, em cima de algo, por exemplo, em cima do guarda roupa, esse objeto armazena uma energia potencial. Você aplica uma força no objeto pra levantá-lo e ele se desloca a altura, uma distancia e realiza trabalho. O trabalho é quanto de energia cinética esta sendo destinado ao movimento dele. Conforme ele vai levantando energia cinética que ele vai gastando, vai sendo convertida em energia potencial gravitacional. Quando ele já não esta em movimento, pois já esta em cima do guarda roupa a energia cinética dele não se perdeu e sim foi totalmente convertida em energia potencial. Agora se agente “tirasse” o guarda-roupa de baixo dele ele cairia pela ação da força da gravidade sua energia potencial conforme ele caísse seria convertida em energia cinética novamente. Outro exemplo é quando o gato pula em cima do guarda-roupa. Sua energia cinética é convertida em potencial, e quando ele pula do guarda-roupa no chão sua energia potencial é convertida em cinética novamente. A fórmula da energia potencial gravitacional é: EPG=m.g.h,onde m=massa,g=9,8,e h=altura em metros.

Energia Potencial elástica:

Vamos tomar como exemplo o arco e flecha. Conforme você vai aplicando uma força no arco ele vai se deformando. Conforme ele vai deformando ele vai convertendo energia cinética (sua força) em energia potencial elástica. Quando você solta à energia potencial do arco é convertida em cinética sendo transmitida pra flecha e assim esta entrando em movimento. A Fórmula da energia elástica é: K.x²/2,onde k é o coeficiente de elasticidade,e x a deformação do corpo ao quadrado.Como se calcula a deformação mesmo ?D=C1-C0. Onde C0 corresponde ao comprimento do corpo inicial e C1 o comprimento do corpo final e D corresponde à deformação. Já falei sobre energia Potencial gravitacional, energia potencial elástica faltou apenas energia cinética.

Energia Cinética:

Como eu havia dito é a energia presente nos movimentos. Essa energia tem um sentido prático interessante. Por exemplo, se formos notar nas rodovias as placas indicam a velocidade que o carro tem de andar e a distância entre de segurança entre os veículos. Se agente notar conforme aumenta a velocidade aumenta a distancia entre os veículos, por quê?Quanto maior a velocidade do carro mais a energia cinética que o carro tem, e por conseqüência mais difícil de brecar fica. Pro carro brecar ele precisa ativar o freio, na qual o carro vai perdendo sua força motriz, sua energia cinética para o atrito. Perde não é muito legal de dizer, mas o atrito vai fazendo com que a energia cinética vai se convertendo em calor, entra o pneu e o asfalto e por conseqüência agente diz que ele perde energia cinética pro calor e aí ele vai parando. A formula de Energia Cinética EC=m.v²/2,com a gente pode ver quanto maior a velocidade ou a massa,maior a energia cinética e por conseqüência mais difícil fica de o carro parar pra evitar por exemplo um acidente,por isso quanto maior a velocidade em uma rodovia maior o distanciamento entre os carros.

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