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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Segunda lei do movimento de Newton


A segunda lei do movimento de Newton é um princípio essencial na física que fornece uma descrição quantitativa das mudanças que uma força produz no movimento de um corpo. Em termos simples, descreve como a velocidade de um objeto muda quando uma força externa é aplicada a ele. Em termos matemáticos, geralmente é expressa como:

F = m * a

Onde:

  • F é a força líquida aplicada a um objeto, medida em newtons (N).
  • m é a massa do objeto, medida em quilogramas (kg).
  • a é a aceleração gerada, medida em metros por segundo ao quadrado (m/s²).

Essa equação nos diz que a força aplicada em um objeto é diretamente proporcional à aceleração e à massa do objeto. Se você aumentar a força aplicada no objeto, a aceleração também aumentará na mesma proporção, desde que a massa permaneça constante. Da mesma forma, para a mesma força, um objeto com maior massa experimentará menos aceleração. Vamos dar uma olhada mais profunda em cada componente e implicações da lei através de exemplos práticos e ilustrações simples.

Compreendendo a força

Força é qualquer interação que altera o movimento de um objeto sem oposição. A força pode fazer um objeto se mover, parar o movimento, mudar de direção, acelerar ou desacelerar. Exemplos de forças incluem gravidade, fricção, tensão e força aplicada.

Imagine que você está empurrando um carrinho de compras. A força que você aplica na alça do carrinho faz o carrinho se mover. Quanto mais forte você empurra, mais rápido o carrinho se moverá. Se você parar de empurrar, a fricção, que é a força que se opõe ao movimento, eventualmente o desacelerará e o fará parar.

Compreendendo a massa

Massa é uma medida da quantidade de matéria em um objeto. Também mede a resistência de um objeto a mudar seu estado de movimento quando uma força é aplicada. Objetos com massas maiores exigem mais força para se mover do que objetos com menos massa. Por exemplo, empurrar um carro pesado exige muito mais esforço do que empurrar uma bicicleta. Essa resistência devido à massa é chamada de inércia.

Compreendendo a aceleração

A aceleração é a taxa de mudança na velocidade de um objeto. É uma quantidade vetorial, o que significa que tem tanto magnitude quanto direção. Quando um objeto acelera, desacelera ou muda de direção, ele tem aceleração. De acordo com a segunda lei de Newton, a aceleração é produzida quando uma força é aplicada a uma massa, e a aceleração é proporcional à força para uma dada massa.

Relação entre força, massa e aceleração

Vamos analisar a relação entre estas três variáveis-chave com um exemplo. Suponha que você tenha um carrinho de brinquedo em uma superfície plana e você dê um leve empurrão com a mão:

F

Aqui, a força (F) é o seu empurrão, a massa (m) é a massa do carrinho de brinquedo, e a aceleração (a) é quão rapidamente o carrinho de brinquedo acelera. Se o carrinho de brinquedo pesar mais (tiver mais massa), você precisará aplicar mais força para obter a mesma aceleração. Inversamente, com um carrinho de brinquedo mais leve, o mesmo empurrão produzirá uma aceleração maior.

Exemplos na vida cotidiana

Exemplo 1: Empurrando um carro preso

Imagine que seu carro está preso na lama. Para tirá-lo, você e alguns de seus amigos aplicam força para puxá-lo para fora.

m = 1500 kg (massa do carro)
F = 3000 N (força aplicada)

Usando a segunda lei de Newton:

a = F/m = 3000 / 1500 = 2 m/s²

O carro irá acelerar a uma velocidade de 2 metros por segundo ao quadrado na direção da força.

Exemplo 2: Bola de críquete em movimento rápido

Suponha que você pegue uma bola de críquete em movimento rápido.

m = 0.15 kg (massa da bola)
F = 15 N (força exercida pela mão para pará-la)

Para encontrar a aceleração:

a = F/m = 15 / 0.15 = 100 m/s²

Assim que a bola para em suas mãos, sua velocidade diminui rapidamente.

Um experimento mental: dobrando a força

Suponha que você dobre a força aplicada a um objeto, enquanto sua massa permanece constante. De acordo com a segunda lei de Newton:

F = m * a

Dobrar F enquanto mantém m inalterado significa que a também deve ser dobrado para satisfazer a equação. Portanto, se a força for dobrada, a aceleração dobra. Este experimento mental mostra como a aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força líquida que age sobre ele.

Conceitos errôneos e interações com outras forças

Um conceito errôneo comum é que, se um objeto não está se movendo, nenhuma força está sendo aplicada a ele. No entanto, isso não é verdade. Para um objeto em repouso, as forças aplicadas a ele podem estar equilibradas, resultando em nenhuma mudança líquida. Por exemplo, a força gravitacional em um livro colocado sobre uma mesa puxa-o para baixo e uma força normal da mesa empurra-o para cima com a mesma magnitude.

Em cenários do mundo real, forças como fricção e resistência do ar frequentemente afetam a força líquida que atua em um objeto. Por exemplo, quando um ciclista pedala para frente, ele ou ela exerce uma força para frente. No entanto, a resistência do ar e a fricção de rolamento exercem forças opostas, potencialmente reduzindo a força líquida e, como resultado, a aceleração resultante.

Conclusão

A segunda lei do movimento de Newton é vital para compreender o movimento. Ela preenche a lacuna entre força e aceleração, descrevendo como uma força aplicada a um objeto afeta seu movimento. Com a fórmula F = m * a, podemos prever o comportamento dos objetos em movimento, projetar mecanismos de segurança e projetar sistemas a nosso favor usando as leis da física.

Através de exemplos práticos, aplicações e abordando conceitos errôneos comuns, esta segunda lei fornece uma visão profunda das dinâmicas que governam o mundo natural. Serve como um conceito chave para estudantes entrando no vasto e interessante campo da física e mecânica.


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Segunda lei do movimento de Newton

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