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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Polias e Planos Inclinados


Introdução a máquinas simples

Máquinas simples são ferramentas básicas que nos ajudam a realizar trabalhos com mais facilidade. Elas têm poucas ou nenhuma parte móvel e são os blocos de construção para máquinas mais complexas. Ao usar máquinas simples, as pessoas podem aplicar menos força para realizar tarefas. Existem muitos tipos de máquinas simples, como alavancas, rodas e eixos, polias, planos inclinados, cunhas e parafusos. Nesta lição, focaremos nas polias e planos inclinados.

Polia

Uma polia é uma roda com um sulco ao redor, através do qual passa uma corda ou cabo. Esta configuração facilita levantar cargas pesadas e mudar a direção da força aplicada. Polias são comumente encontradas em guindastes, elevadores e mastro de bandeiras.

Tipos de polias

  • Polia fixa: Numa polia fixa, a roda é fixada a uma estrutura sólida. Este tipo de polia não reduz a quantidade de força necessária para levantar um objeto, mas muda a direção da força. Por exemplo, quando você puxa a corda para baixo, o objeto sobe.
  • Polia móvel: Nesta polia, a roda se move com a carga. Quando você usa uma polia móvel, usa menos força para levantar o objeto, pois a polia compartilha o peso com você.
  • Polia composta: Neste sistema, polias fixas e móveis são usadas juntas. Polias compostas, ou moitão, reduzem ainda mais a força necessária e são muito eficientes para levantar cargas pesadas.

Exemplo de um sistema de polia fixa:

Nesta imagem, a polia está presa ao teto, e a corda passa sobre a roda. O peso está no lado direito da corda, e quando você puxa o lado esquerdo para baixo, a caixa sobe.

Como as polias funcionam

As polias funcionam no princípio de redirecionar a força e reduzir o esforço aplicado. Ao usar uma polia, a força necessária para levantar um objeto pode ser calculada usando a fórmula:

Força = Peso / Número de cordas suportando o peso

Por exemplo, se você está levantando um peso de 100 newtons com uma polia fixa, a força que deve aplicar é de 100 newtons, pois há apenas uma corda suportando o peso. Em um sistema mais complexo com duas cordas suportando o peso, cada corda levantará metade do peso, reduzindo a força necessária para 50 newtons.

Planos inclinados

Um plano inclinado é uma superfície plana inclinada em um ângulo, como uma rampa. Isso permite que você levante ou abaixe uma carga com menos esforço do que levantá-la verticalmente. Ao trocar distância por força, o plano inclinado facilita superar a gravidade ao mover objetos para cima ou para baixo.

Exemplo de um plano inclinado:

Este exemplo mostra uma rampa sobre a qual um objeto é colocado. A rampa ajuda a levantar o objeto espalhando o movimento de levantamento por uma distância maior.

Como os planos inclinados funcionam

Os planos inclinados reduzem a quantidade de força necessária para levantar um objeto ao aumentar a distância em que a força é aplicada. A vantagem mecânica de um plano inclinado pode ser determinada pela razão do comprimento da rampa para a altura do plano inclinado.

Vantagem Mecânica = Comprimento da rampa / Altura

Por exemplo, se você precisar empurrar uma caixa por uma rampa de 10 metros de comprimento e 2 metros de altura, a vantagem mecânica é 5. Isso significa que você aplica cinco vezes menos força do que se tivesse que levantar a caixa diretamente para cima.

Comparação e usos na vida cotidiana

Polias e planos inclinados nos ajudam a realizar tarefas cotidianas com menos esforço. Eles são encontrados em vários aspectos do dia a dia e envolvem princípios que tornam as tarefas mais fáceis e seguras.

Usos comuns de polias

  • Construção: Guindastes usam sistemas de polia complexos para levantar vigas de aço pesadas e materiais de construção.
  • Agricultura: As polias são frequentemente usadas em máquinas e implementos para levantar fardos de feno ou transportar grãos.
  • Equipamentos de exercício: Muitos aparelhos de academia usam polias para ajustar os níveis de resistência, tornando os treinos mais eficazes e ajustáveis.

Usos comuns de planos inclinados

  • Rampas: Rampas de cadeiras de rodas são superfícies inclinadas que facilitam o acesso a edifícios.
  • Escorregadores: Parques infantis frequentemente apresentam escorregadores, outra forma de plano inclinado que facilita o movimento devido à gravidade.
  • Estradas: Estradas montanhosas em espiral para cima são um exemplo de superfície inclinada, o que reduz a inclinação e, assim, a força requerida pelos veículos para subir ou descer.

Resolvendo um problema do mundo real com polias e planos inclinados

Exemplo de problema com polias

Imagine que você tem uma bandeira pesando 10 newtons e está usando um sistema de polia fixa para içá-la. Você quer saber quanta força precisa aplicar:

Como esta é uma polia fixa, você precisa aplicar uma força igual ao peso:

Força = Peso = 10 Newtons

Para içar a bandeira, você terá que aplicar uma força de 10 newtons.

Exemplo de problema com um plano inclinado

Suponha que você precise empurrar um carrinho pesando 100 N por uma rampa de 5 m de comprimento e 1 m de altura. Você quer saber a vantagem mecânica e a força requerida:

Primeiro, calcule a vantagem mecânica:

Vantagem Mecânica = Comprimento da rampa / Altura = 5 metros / 1 metro = 5

Agora, calcule a força necessária:

Divida o peso do carrinho pela vantagem mecânica para encontrar a força requerida:

Força = Peso / Vantagem Mecânica = 100 Newtons / 5 = 20 Newtons

Você precisaria de 20 newtons de força para empurrar o carrinho rampa acima.

Conclusão

Polias e planos inclinados são exemplos poderosos de máquinas simples. Eles nos ajudam a entender os princípios fundamentais da física e da mecânica, como força, trabalho e transferência de energia. Ao dominar esses conceitos, podemos projetar soluções para tornar as tarefas mais fáceis, seguras e eficientes.

Seja levantando um objeto com uma polia ou movendo um objeto por uma inclinação, essas máquinas simples demonstram a beleza e a eficácia dos princípios mecânicos básicos.


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Polias e Planos Inclinados

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