Grade 9
  1. Mecânica  1.1. Movimento  1.1.1. Tipos de movimento  1.1.2. Distância e deslocamento  1.1.3. Velocidade e Velocidade  1.1.4. Aceleração  1.1.5. Representação gráfica do movimento  1.1.6. Equações do movimento  1.1.7. Movimento uniforme e não uniforme  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Velocidade relativa  1.1.10. Movimento circular  1.2. Leis da força e movimento  1.2.1. O conceito de força  1.2.2. A primeira lei do movimento de Newton  1.2.3. Segunda lei do movimento de Newton  1.2.4. Terceira Lei de Newton do Movimento  1.2.5. Inércia e tipos de inércia  1.2.6. Movimento  1.2.7. Conservação do momento  1.2.8. Aplicação das leis de Newton na vida cotidiana  1.2.9. Tipos de Forças (Contato e Não Contato)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Força Gravicional  1.3.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.3.2. Importância da Força Gravitacional  1.3.3. Aceleração devido à gravidade  1.3.4. Queda livre e ausência de peso  1.3.5. Massa e peso  1.3.6. Variação de g com altura e profundidade  1.3.7. Leis do movimento planetário de Kepler  1.3.8. Satélites e suas órbitas  1.4. Trabalho, Energia e Potência  1.4.1. Conceito de trabalho  1.4.2. Ações positivas e negativas  1.4.3. Trabalho realizado por força constante e variável  1.4.4. Energia e suas formas  1.4.5. Kinetic energy and potential energy  1.4.6. Lei da conservação de energia  1.4.8. Unidade comercial de energia  1.4.9. Teorema Trabalho-Energia  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Mechanical advantage  1.5.3. Eficiência das máquinas  1.5.4. Alavancas e seus tipos  1.5.5. Polias e Planos Inclinados  1.5.6. Engrenagens e seus usos
  2. Propriedades da matéria  2.1. Estados da matéria  2.1.1. Sólidos, líquidos e gases  2.1.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  2.1.3. Mudança no estado da matéria  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidade e pressão  2.2.1. Conceito de densidade e densidade relativa  2.2.2. Pressão em sólidos, líquidos e gases  2.2.3. Lei de Pascal e suas Aplicações  2.2.4. Pressão atmosférica e suas variações  2.2.5. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes  2.3.1. Força de flutuabilidade  2.3.2. Princípio de Arquimedes  2.3.3. Aplicações do Princípio de Arquimedes  2.3.4. Objetos flutuantes e afundantes  2.3.5. Teoria da Flotação e Princípio de Arquimedes
  3. Calor e Termodinâmica  3.1. Temperatura e calor  3.1.1. Conceito de calor e temperatura  3.1.2. Medição de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condução de calor  3.2.2. Convecção de calor  3.2.3. radiação de calor  3.2.4. Aplicações da transferência de calor  3.2.5. Condutividade térmica  3.3. Expansão térmica  3.3.1. Expansão de sólidos, líquidos e gases  3.3.2. Expansão anômala da água  3.3.3. Aplicações da Expansão Térmica  3.4. Capacidade calorífica específica e calor latente  3.4.1. Conceito de capacidade calorífica específica  3.4.2. Medição e aplicações do calor específico  3.4.3. Calor latente de fusão e vaporização  3.4.4. Motores Térmicos e Eficiência
  4. Ondas e som  4.1. Ondas e seus tipos  4.1.1. Ondas mecânicas e eletromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinais e Transversais  4.1.3. Propriedades das Ondas  4.1.4. Comprimento de onda, frequência e velocidade da onda  4.1.5. Superposição de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Natureza e transmissão do som  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Reflexão do som e eco  4.2.4. Sonar e ultrassom  4.2.5. Ressonância e pulsação  4.3. Características do som  4.3.1. Intensidade, volume e qualidade do som  4.3.2. Efeito Doppler no som
  5. Iluminação e Óptica  5.1. Reflexão da luz  5.1.1. Leis da reflexão  5.1.2. Reflexão em um espelho plano  5.1.3. Reflexão em um espelho esférico  5.1.4. Formação de imagem por espelhos côncavos e convexos  5.1.5. Aplicações da Reflexão  5.2. Refração da luz  5.2.1. Leis da refração  5.2.2. Índice de refração  5.2.3. Refração através de uma placa de vidro  5.2.4. Refração na água e no ar  5.2.5. Lentes e seus tipos  5.2.6. Formação de imagens por lentes convexas e côncavas  5.2.7. Reflexão interna total e suas aplicações  5.3. Dispersão e espalhamento de luz  5.3.1. Espectro da luz branca  5.3.2. Prismas e Dispersão  5.3.3. Efeito Tyndall e céu azul
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Carga elétrica e eletricidade estática  6.1.1. O conceito de carga elétrica  6.1.2. Carregamento por fricção, contato e indução  6.1.3. Eletroscópio e seu funcionamento  6.2. Corrente Elétrica  6.2.1. O conceito de corrente elétrica  6.2.2. Lei de Ohm e Resistência  6.2.3. Fatores que afetam a resistência  6.2.4. Circuitos em Série e Paralelo  6.2.5. Efeito térmico da corrente elétrica  6.2.6. Potência e energia elétrica  6.3. Magnetismo  6.3.1. Ímãs naturais e artificiais  6.3.2. Propriedades dos ímãs  6.3.3. Magnetismo da Terra  6.3.4. Campo magnético e linhas de campo  6.3.5. Eletroímãs e suas aplicações
  7. Física Moderna  7.1. estrutura do átomo  7.1.1. Estrutura Atômica e Partículas Subatômicas  7.1.2. Elétrons, Prótons e Nêutrons  7.1.3. Modelo de Rutherford e Bohr  7.2. Radioatividade  7.2.1. Tipos de emissões radioativas  7.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  7.2.3. Usos e perigos da radioatividade
  8. Ciência espacial e astronomia  8.1. O universo e seus componentes  8.1.1. Estrelas e galáxias  8.1.2. Planetas e Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturais e artificiais  8.2.2. Uso de satélites

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Queda livre e aceleração devido à gravidade


Este tópico gira em torno de dois conceitos incríveis da física: queda livre e aceleração devido à gravidade. Imagine uma bola caindo de um prédio alto. O que acontece? Vamos explorar essas ideias fundamentais para entender a natureza do movimento quando a gravidade é a influência principal.

Entendendo a queda livre

Queda livre é quando um objeto está caindo sob a influência apenas da gravidade. Isso significa que não há outras forças agindo sobre ele, como resistência do ar ou fricção. Visualizar a queda livre nos ajuda a entender como os objetos se movem em um campo gravitacional.

queda livre

Suponha que você esteja em pé em uma torre alta e deixe uma pedra cair. Como apenas a força da gravidade está agindo sobre ela, a pedra está caindo livremente. Não há outra força fazendo-a cair, exceto a força gravitacional da terra.

Como a gravidade afeta a queda livre?

A gravidade é uma força que puxa os objetos em direção ao centro da Terra. Perto da superfície da Terra, a aceleração devido à gravidade é cerca de 9,8 m/s 2. Isso significa que, para cada segundo que um objeto cai, sua velocidade aumenta cerca de 9,8 m/s.

Aceleração devido à gravidade, g = 9,8 m/s²

Este é um fator importante na queda livre, pois indica quão rápido um objeto se moverá para baixo enquanto cai.

Movimento de objetos em queda livre

Vamos considerar como a velocidade de um objeto em queda livre muda ao longo do tempo. Se você soltar um objeto do repouso, sua velocidade após um certo tempo pode ser encontrada usando a seguinte fórmula:

v = g * t

Onde:

  • v é a velocidade final em metros por segundo (m/s).
  • g é a aceleração devido à gravidade, 9,8 m/s².
  • t é o tempo que o objeto está caindo em segundos.

Por exemplo, se um objeto cai livremente do repouso por 3 segundos, sua velocidade será:

v = 9,8 m/s² * 3 s = 29,4 m/s

Portanto, após três segundos, o objeto está se movendo para baixo com uma velocidade de 29,4 m/s.

Distância coberta durante a queda livre

Calcular a distância percorrida por um objeto durante a queda livre é tão importante quanto encontrar sua velocidade. A fórmula para encontrar a distância percorrida ou deslocamento percorrido por um objeto em queda livre a partir do repouso é:

d = (1/2) * g * t²

Onde:

  • d é o deslocamento em metros (m).
  • g é a aceleração devido à gravidade, 9,8 m/s².
  • t é o tempo em segundos.

Suponha que um objeto esteja caindo livremente por 4 segundos, então podemos calcular a distância percorrida por ele da seguinte forma:

d = (1/2) * 9,8 m/s² * (4 s)² = 78,4 m

Esse resultado implica que o objeto caiu uma distância de 78,4 metros em 4 segundos.

Interpretação gráfica

Representar graficamente a queda livre e a vibração devido à gravidade nos ajuda a entender a relação entre deslocamento, velocidade e tempo.

Tempo Velocidade V = G * T

Neste gráfico, a linha vermelha mostra a velocidade do objeto ao longo do tempo, que aumenta linearmente devido à constante aceleração da gravidade.

Resistência do ar e efeitos no mundo real

Enquanto a queda livre não requer resistência do ar, os cenários do mundo real são diferentes. A resistência do ar, ou arrasto, atua contra a gravidade, diminuindo a aceleração dos objetos em queda. Os fatores que afetam a resistência do ar incluem a velocidade do objeto, sua área de superfície e a densidade do ar.

Por exemplo, se uma pena e uma bola forem soltas simultaneamente, elas experimentarão diferentes efeitos da resistência do ar, fazendo com que a pena caia a uma velocidade mais lenta sob condições atmosféricas normais.

Velocidade terminal

Às vezes, objetos que caem por um fluido como ar ou água atingem uma velocidade constante chamada de velocidade terminal. Neste ponto, a força de resistência do ar é igual à força gravitacional, resultando em uma força líquida de zero, permitindo que o objeto continue descendo a uma velocidade constante.

Esse conceito é importante para atividades como o paraquedismo, onde um paraquedista atinge a velocidade terminal antes de abrir o paraquedas.

Um experimento para demonstrar a queda livre

Realizar um experimento simples de queda livre melhora a compreensão. Deixe um pequeno objeto, como uma pedra ou papel, cair de uma altura conhecida e meça o tempo que leva para atingir o chão. Calcule a distância usando a fórmula:

d = (1/2) * g * t²

Compare seus resultados experimentais com cálculos teóricos. Considere os efeitos da resistência do ar e preveja a deflexão de acordo. Repita o experimento com diferentes objetos em queda e veja como o tamanho e a massa afetam a queda livre.

Conclusão

Entender a queda livre e a aceleração devido à gravidade fornece uma base sólida para compreender conceitos de movimento mais complexos. Esses princípios lançam as bases para um estudo mais aprofundado em mecânica e ajudam a explicar muitos fenômenos no mundo físico. Ao experimentar e explorar, lembre-se de que a simplicidade da gravidade é o que a torna uma força tão profunda, afetando inúmeros fenômenos no universo.


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Queda livre e aceleração devido à gravidade

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