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 ausência de peso


Neste artigo, vamos explorar dois conceitos fascinantes da física: queda livre e ausência de peso. Essas ideias não apenas governam a maneira como entendemos o movimento na Terra, mas também explicam o comportamento dos objetos no espaço sideral. Vamos mergulhar nesses conceitos com explicações simples, exemplos textuais e ilustrações visuais.

O que é queda livre?

Queda livre é um tipo especial de movimento que um objeto experimenta quando está apenas sob a influência da gravidade. Em outras palavras, quando um objeto está caindo apenas devido à força da gravidade, sem nenhuma resistência do ar ou qualquer outra força, diz-se que está em queda livre.

Matematicamente, a força gravitacional atuando sobre um objeto é dada por:

F = m * g

Aqui:

  • F é a força gravitacional,
  • m é a massa do objeto, e
  • g é a aceleração devido à gravidade, que é cerca de 9.8 m/s² na Terra.

Durante a queda livre, um objeto irá acelerar para baixo nessa taxa se não houver resistência do ar para retardá-lo. Esta aceleração devido à gravidade é constante, o que significa que a velocidade do objeto aumenta uniformemente conforme ele cai.

Exemplo 1: Deixando cair a bola

Imagine que você deixa cair uma bola de uma altura. No início, a bola está em repouso, portanto sua velocidade inicial é 0 m/s. Conforme ela cai, acelera devido à gravidade da Terra. Se ignorarmos a resistência do ar, após 1 segundo a velocidade da bola é de cerca de 9.8 m/s, após 2 segundos é de cerca de 19.6 m/s, e assim por diante.

Fantasia de queda livre

0 seg 1 segundo 2 seg

O diagrama acima mostra uma bola caindo livremente sob gravidade. Note a distância percorrida a cada segundo, que mostra aceleração constante.

Onde ocorre a queda livre?

A queda livre pode ser observada em uma variedade de cenários. Embora possa ser desafiador observar a queda livre pura na Terra devido à resistência do ar, há ambientes onde a queda livre ocorre naturalmente:

  • Espaço: Satélites e outros corpos em órbita ao redor da Terra experimentam uma queda livre contínua em direção ao planeta devido à gravidade, enquanto também aceleram em uma direção tangencial, o que os mantém em órbita.
  • Câmara de vácuo: Na Terra, cientistas usam câmaras de vácuo para estudar a queda livre eliminando a resistência do ar.

O conceito de ausência de peso

Agora, vamos discutir a ideia de ausência de peso. Por mais legal que possa parecer, a ausência de peso não significa que um objeto não tem peso. Em vez disso, refere-se à sensação experimentada por objetos ou pessoas quando estão em queda livre ou em outras situações onde não experimentam forças de suporte.

Por que sentimos peso?

Aqui na Terra, sentimos peso por causa da força normal exercida pelo chão ou qualquer superfície que nos sustenta. Esta força contrabalança nosso peso devido à gravidade, mantendo-nos estacionários. A sensação de peso é essencialmente a força normal nos empurrando.

Exemplo 2: Em pé na balança

Quando você está em pé em uma balança, a balança mede a força normal exercida sobre você. Se você está parado, essa força é igual ao seu peso. Agora, imagine que você está em pé na balança dentro de um elevador que está em queda livre. A balança mostrará zero porque tanto você quanto a balança estão se movendo para baixo na mesma velocidade, resultando em nenhuma força normal atuando entre você e a balança.

Experimentando a ausência de peso

A ausência de peso pode ser experimentada em muitos cenários, especialmente em missões espaciais:

  • Astronautas em órbita: Astronautas na Estação Espacial Internacional experimentam ausência de peso porque estão em constante queda livre ao redor da Terra. Sua espaçonave se move tão rápido que, enquanto caem, nunca alcançam a superfície da Terra.
  • Voos parabólicos: Aviões podem simular a ausência de peso voando em uma trajetória de voo parabólica. Durante a porção de queda livre da parábola, os passageiros experimentam ausência de peso.

Física da ausência de peso

Matematicamente, o peso é dado por esta equação:

Peso = m * g

Onde:

  • Peso é a força devido à gravidade,
  • m é a massa do objeto, e
  • g é a aceleração devido à gravidade.

Na queda livre, embora a força da gravidade ainda atue sobre o objeto, quaisquer forças de suporte que normalmente contrabalançam a gravidade estão ausentes. Essa falta de forças de suporte é o que cria a sensação de ausência de peso.

Visualização do peso e ausência de peso

Terra peso

O diagrama mostra uma pessoa em pé na Terra (à esquerda) experimentando peso devido à gravidade e sentindo uma força normal empurrando para cima. Por outro lado, no espaço (à direita), embora a gravidade atue sobre eles, não há força para cima para lhes dar uma sensação de peso, dando-lhes uma sensação de ausência de peso.

Equívocos sobre ausência de peso

É um equívoco comum que a ausência de peso é causada pela ausência de gravidade. No entanto, como discutimos, a gravidade ainda existe. É a ausência de uma força normal ou de suporte que leva à ausência de peso. Em outras palavras, um objeto em ausência de peso está em queda livre, mas cai livremente a uma velocidade uniforme ao longo de sua órbita ou trajetória, dando a sensação de estar sem peso.

Conclusão

Entender a queda livre e a ausência de peso nos ajuda a compreender a natureza fundamental da gravidade e seu efeito sobre os objetos na Terra e no espaço. Esses conceitos explicam por que os astronautas flutuam no espaço e por que o peso é medido de maneira diferente dependendo das forças que atuam sobre eles. Seja ao deixar cair uma bola ou observar um objeto no espaço, lembrar-se desses princípios fornece uma visão valiosa sobre como o nosso universo funciona.


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