Força resultante

O resultado dos efeitos de todas as forças é igual ao de uma única força: a força resultante.

Como se somam as forças?

• começas por representar um dos vectores;
• depois, na extremidade do primeiro vector, inicias a representação do segundo;
• finalmente, unes a origem do primeiro vector com a extremidade do segundo para obteres  vector soma

RESULTANTE DE DUAS FORÇAS COM A MESMA DIRECÇÃO E O MESMO SENTIDO

Quando duas forças com a mesma direcção e o mesmo sentido actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção e sentido iguais aos das duas forças;
• intensidade igual à soma das intensidades das duas forças: Força Resultante = F1 + F2

RESULTANTE DE DUAS FORÇAS COM A MESMA DIRECÇÃO MAS SENTIDOS OPOSTOS

Quando duas forças com a mesma direcção mas sentidos opostos actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção igual à das duas forças;
• sentido igual ao da forla com maior intensidade;
• intensidade igual à diferença das intensidades das duas forças: Força Resultante = F1 - F2

RESULTANTE DE DUAS FORÇAS COM DIRECÇÕES DIFERENTES

Quando duas forças com direcções prependiculares entre si, actuam num corpo, a força resultante, tem:

• direcção e sentido diferentes dos das duas forças, que são determinados geometricamente;
• intensidade calculada aplicando o teorema de pitágoras: Força Resultante = Raiz quadrada de F1 ao quadrado + F2 ao quadrado.

Forças

As forças (representadas por vectores) descrevem a interacção entre dois corpos, que pode provocar:

• alteração do estado de repouso ou de movimento dos corpos;
• deformação dos corpos.

Para caracterizar uma força não basta conhecer o ser valor ou intensidade. São necessários mais três elementos:
-direcção;
-sentido;
-ponto de aplicação

As forças actuam sempre aos pares: uma das forças actua num dos corpos e a outra actua no outro corpo, quando os dois interactuam. Esta interacção pode ocorrer por contacto ou à distância (íman).

Acelaração

A acelaração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.

• Se o movimento é acelarado, o valor da velocidade aumenta e a acelaração mede o aumento do valor da velocidade em cada segundo;
• Se o movimento é retardado, o valor da velocidade diminuiu e a acelaração mede a diminuição do valor da velocidade em cada segundo;
• Se o movimento é uniforme, o valor da velocidade é constante e a acelaração é nula - não existe acelaração.

Como se calcula:

Movimento Variado

O movimento é variado quando o valor da velocidade não é constante.

Quando o valor da velocidade aumenta, o movimento é acelarado.

Quando o valor da velocidade diminuiu, o movimento é retardado.

Gráficos velocidade - tempo

1º Gráfico :  Quando a velocidade tem aumentos iguais ao fim do mesmo tempo - movimento uniformente acelarado

2º Gráfico : Quando a velocidade tem reduções iguais ao fim do mesmo tempo - movimento uniformente retardado.

Movimento rectilíneo uniforme (m.r.u.)

Um corpo que se desloca em trajetória retilínea e possui velocidade com módulo constante (aceleração nula) está em MRU.
O valor da velocidade é igual ao valor da rapidez média.

Rapidez média e velocidade

Qual a diferença?

A rapidez média é uma grandeza escalar, ou seja, fica completamente definida através de um valor numérico e respectiva unidade de medida.

A velocidade é uma grandeza vectorial. Representa-se através de um vector. É uma grandeza que nos informa acerca da rapidez com que um corpo se move, numa determinada direção e sentido.

Como calcular a rapidez média:

É a razão entre a distância percorrida por um corpo, e o tempo que esse corpo leva a percorrê-la.

Pode calcular-se da seguinte forma:

Rapidez média = Distância percorrida / Intervalo de tempo

Em que:

Distância percorrida = Distância percorrida pelo veículo em metros (m).

Intervalo de tempo = Tempo que demorou a percorrer a distância referida, em segundos (s).

Como calcular a velocidade média:

 

Em trânsito

MOVIMENTO: Um corpo está em movimento quando a sua posição varia à medida que o tempo decorre.

REPOUSO: Um corpo está em repouso quando a sua posição não varia à medida que o tempo decorre.

DISTÂNCIA É DIFERENTE DE DESLOCAMENTO

Distância: é a medida da trajectória definida por um corpo durante o seu movimento. É uma grandeza escalar.

Descolacamento: é uma grandeza vectorial que nos indica a diferença entre o ponto de partida e o ponto de chegada de um movimento em termos de distância, mas que além disso, nos indica a direcção e o sentido desse movimento.

 NOTA : Quando um corpo descreve um movimento rectilíneo, sem inversão de sentido, a distância percorrida coincide com o valor do deslocamento.

Componentes electrónicos

Os componentes dos circuitos electrónicos são dispositivos muito pequenos que funcionam normalmente com corrente contínua de baixa intensidade e diferença de potencial também baixa.

Como funcionam os transformadores?

Os transformadores são constituidos essencialmente por duas bobinas de fio condutor em torno de um núcleo de ferro macio. As bobinas têm diferente número de espiras.

Quando a corrente eléctrica alternada passa numa das bobinas, magnetiza o núcleo de ferro. O núcleo cria um campo magnético variável que produz corrente eléctrica induzida na outra bobina.
A bobina ligada à corrente de entrada chama-se primário. A que está ligada à corrente de saída chama-se secundário.

esquema de um transformador

Quanto maior for o número de espiras de uma bobina, maior é a diferença de potencial nos seus terminais, por isso:

• se o número de espiras do primário é maior do que o número de espiras do secundário, a diferença de potencial à entrada é maior do que à saída: o transformador funciona como abaixador de tensão.
• se o número de espiras do primário é menor do que o número de espiras do secundário, a diferença de potencial à entrada é menor do que à saída: o transformador funciona como elevador de tensão.

A diferença de potencial é directamente proporcional ao número de espiras.

Diferença de potencial do primário / Diferença de potencial do secundário = nº de espiras do primário / nº de espiras do secundário.

Transporte de electricidade

As centrais, em regra geral, encontram-se a grandes distâncias dos centros populacionais. Por isso, há que transportar, a corrente eléctrica através de cabos condutores.

Durante o transporte há perdas de energia eléctrica por efeito de Joule que é importante minimizar. Para isso é necessário diminuir a intensidade da corrente, o que se consegue fazendo o transporte da corrente eléctrica em alta tensão.
Transforma-se a corrente eléctrica que sai do alternador em corrente de alta tensão, fazendo-a passar por elevadores de tensão. Só depois é transportada até às localidades.
Junto das localidades, a tensão é de novo reduzida, fazendo-a passar por abaixadores de tensão até atingir o valor adequado às instalações.
Os elevadores e abaixadores de tensão, chamam-se transformadores.

Produção de electricidade

A corrente eléctrica em larga escala é produzida nas centrais eléctricas por alternadores, que são formados por ímanes potentíssimos que se movem a alta velocidade no interior de bobinas com milhares de espiras. Esta velocidade é constantem efectuam 50 rotações por segundo. Este valor corresponde à frequência da corrente alternada produzida (50 Hz).


A fonte de energia que provoca o movimento dos electroímanes dos geradores das centrais pode ser:

• a água - centrais hidroeléctricas;
• o fuelóleo, o carvão ou a biomassa - centrais termoeléctricas;
• o vento - centrais eólicas;
• o calor - centrais geotérmicas;
• as ondas - centrais de energia de ondas;
• o urânio - centrais nucleares.

                                                 

CENTRAIS HIDROELÉCTRICAS:

Estas centrais, funcionam junto das barragens. A água da albufeira é canalizada para as pás da turbina cujos eixos estão solidários com electroímanes.

Desta forma, consegue-se o movimento das turbinas e, consequentemente, dos eixos que fazem rodar os indutores - electroímanes - no interior dos induzidos - bobinas condutoras. Produz-se assim a corrente eléctrica.

CENTRAIS TERMOELÉCTRICAS

Nestas centrais, consegue-se o movimento da turbina a partir da expansão do vapor de água. Para obter o vapor é necessário manter a água em ebulição a partir da combustão de combustíveis como o fueóleo.





Electromagnetismo

O que é o magnetismo?

É uma propriedade de alguns corpos (ímanes) que se caracteriza por atrair materiais constituídos em grande parte por ferro.

Pólos magnéticos:

 

Efeito magnético da corrente eléctrica:

- Experiência de Oersted

Conclusões:

• Um circuito eléctrico, quando percorrido por uma corrente eléctrica, cria à sua volta um campo magnético;
• O campo magnético é mais forte quando a intensidade da corrente aumenta;
• O campo magnético criado pela corrente altera - se quando o sentido da corrente muda.
  
  
  

Energia eléctrica e Potência eléctrica

A energia eléctrica que consumimos durante um certo tempo é medida em quilowatts-hora, kWh, pelos contadores de electricidade.

A potência de um receptor mede a energia eléctrica consumida pelo receptor e transformada noutra ou noutras energias, por unidade de tempo. Calcula-se dividinho a energia eléctrica consumida pelo tempo de funcionamento.

Potência eléctrica = Energia eléctrica
                                ______________
                                Tempo de funcionamento

P = E / t ( P = kW ; E = kWh ; t = h)


Potência dos receptores e a intensidade da corrente

O produto da diferença de potencial nos terminais de um receptor pela intensidade da corrente que o percorre é igual ao valor da potência do receptor.

Potência = Diferença de Potencial x Intensidade da corrente
P = U x I

Nas nossas cassas, todos os aparelhos eléctricos que ligamos às tomadas da rede ficam sujeitos à diferença de potencial de 230 V, aproximadamente. Por isso, quanto maior for a potência do aparelho eléctrico, maior será a intensidade da corrente no circuito em que está instalado.

Energia eléctrica e intensidade da corrente

A energia eléctrica consumida por um receptor e transformada noutras energias também se pode relacionar com a diferença de potencial e a intensidade da corrente.

Energia consumida por um receptor

E = U x I x t

Resistência eléctrica

A resistência eléctrica relaciona-se com a oposição que os condutores oferecem à passagem da corrente eléctrica. É uma grandeza física que caracteriza os condutores eléctricos. Representa-se por R.

A unidade SI de resistência eléctrica chama-se ohm, e simboliza-se por Ω (letra grega). Múltiplos: megaohm, MΩ , quilo-ohm, kΩ , miliohm, mΩ e micro-ohm, uΩ.

Para medir a resistência eléctrica utiliza-mos ohmímetros ou ainda os multímetros. A medição da resistência eléctrica de condutores em funcionamente nos circuitos faz-se por um processo indirecto, sendo necessário:

• Medir a intensidade da corrente no circuito onde está instalado o condutor, com um amperímetro;
• Medir a diferença de potencial nos terminais do condutor, com um voltímetro.

Resistência eléctrica = Diferença de Potencial

                                      _________________

                                    Intensidade da corrente

R = U / I (R = Ω ; U = V ; I = A)

Lei de Ohm

A diferença de potencial nos terminais de qualquer condutor metálico filiforme e homogéneo, a temperatura constante, é directamente proporcional à intensidade da corrente que o percorre.
U / I = constante (a temperatura constante)

De que depende a resistência eléctrica dos condutores?

• Do seu comprimento - quanto maior é o comprimento dos condutores maior é a sua resistência;
• Da sua espessura - quanto maior é a espessura dos condutores menor é a sua resistência;
• Da sua composição - prata e cobre são so que conduzem melhor a corrente eléctrica. Cromoníquel e carbono conduzem mal a corrente eléctrica.

Gráfico para um condutor óhmico (linha recta que passa pela origem das cordenadas, o que significa que é directamente proporcional)

Intensidade da corrente

A intensidade da corrente é outra grandeza física que caracteriza a corrente eléctrica. Representa-se pela letra I.

A intensidade da corrente nos condutores metálicos e na grafite relaciona-se com o número de electrões que passa numa secção recta do circuito por unidade de tempo.

O ampere, símbolo A, é a unidade SI de intensidade da corrente. Também são usados os múltiplos: quiloampere, kA ; miliampere, mA e microampere, uA.

Mede-se com aparelhos chamados amperímetros ou com multímetros na posição adequada para medir a intensidade da corrente. São instalados sempre em série.

Nos circuitos em série, a intensidade da corrente tem o mesmo valor em qualquer ponto.

Nos circuitos em paralelo, a intensidade da corrente no ramo principal é igual à soma das intesidades da corrente nas várias ramificações.

amperímetro:

Diferença de Potencial de fontes de energia

A diferença de potencial de uma fonte de energia relaciona-se com a energia que fornece à unidade de carga eléctrica que atravessa o circuito. Quanto maior for a diferença de potencial da fonte de energia de um circuito, mais energia é fornecida às cargas eléctricas do circuito.

A diferença de potencial representa-se por U ou V. É habitual escrever abreviadamente d.d.p. quando nos referimos à diferença de potencial.

A unidade SI desta grandeza é o volt, símbolo V. Também são muito usados os múltiplos quilovolt, kV ; megavolt, MV ; milivolt, mV.

A diferença de potencial mede-se com aparelhos chamados voltímetros. Também pode medir-se com multímetros ligados na posição adequada para a diferença de potencial. Para medir a diferença de potencial nos terminais de um receptor liga-se um voltímetro aos dois terminais sempre em paralelo.

A diferença de potencial nos terminais da associação de pilhas em série é igual à soma das diferenças de potencial nos terminais de cada pilha. 

A diferença de potencial nos terminais de um conjunto de lâmpadas em paralelo é igual à diferença de potencial nos terminais de qualquer uma delas.

Circuitos em série e em paralelo

A instalação de um circuito eléctrico pode fazer-se de duas maneiras: em série ou em paralelo.

Num circuito com duas lâmpadas em série, uma é ligada a seguir à outra, existindo um só caminho para a corrente eléctrica. Verifica-se então que:

• O interruptor comanda todas as lâmpadas;
• Quando se retira uma das lâmpadas, ou se uma delas funde, todas se apagam;
• Quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada diminui.

Utiliza-se este tipo de instalação nas lâmpadas das árvores de Natal.

Num circuito com duas lâmpadas em paralelo, cada uma é instalada numa ramificação diferente, existindo, assim, mais do que um caminho para a corrente eléctrica. Verifica-se então que:

• O interruptor instalado no circuito principal comanda todas as lâmpadas, mas, instalado numa das ramificações, comanda apenas uma lâmpada;
• Quando se retira uma das lâmpadas, ou quando uma delas funde, as outras permanecem acessas;
• Quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada uma mantém-se.

A instalação deste tipo de circuito é feita nas nossas casas, por exemplo.

Circuito eléctrico

Os aparelhos eléctricos só funcionam quando os ligamos convenientemente a uma fonte de energia eléctrica.

Durante o seu funcionamento, os aparelhos eléctricos recebem energia eléctrica que transformam noutros tipos de energia. Por isso se chamam receptores de energia eléctrica.

Quando se liga convenientemente um receptor a uma fonte de energia eléctrica, diz-se que se estabelece um circuito eléctrico fechado.

Todos os dispositivos têm dois terminais. Nas pilhas, os terminais chamam-se pólos, sendo o pólo positivo assinalado por + e o pólo negativo por - .

Há dispositivos chamados interruptores que permitem ligar e desligar os receptores, estes também têm dois terminais:

• Quando o interruptor está aberto, o circuito está interrompido: a corrente eléctrica está desligada;
• Quando o interruptor está fechado, o circuito não está interrompido: a corrente eléctrica está ligada;

Para ligar entre si os diferentes dispositivos de um circuito usam-se fios de ligação. Por vezes, adaptam-se crocodilos.

Um circuito eléctrico fechado é um caminho para a corrente eléctrica. Os físicos atribuíram à corrente eléctrica um sentido:
Sentido convencional: do polo positivo para o polo negativo
Sentido real: do polo negativo para o polo positivo

(1) circuito eléctrico aberto



(2) circuito eléctrico fechado











Dispositivos eléctricos:

Utilização da electricidade

Regras de segurança na utilização da electricidade:

• NÃO deves ligar muitos aparelhos eléctricos à mesma tomada;
• NÃO deves ligar as fichas das tomadas puxando pelos fios;
• NÃO deves utilizar um aparelho eléctrico como o fio de ligação em amu estado;
• NÃO deves tocar com os dedos ou objectos metálicos nas tomadas eléctricas;
• NÃO deves substituir uma lâmpada fundida ou reparar qualquer aparelho eléctrico ligado à corrente;
• NÃO deves tocar nos interruptores nem ligar aparelhos eléctricos com as mãos molhadas;
• NÃO deves deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras eléctricas quando ligadas à corrente;
• NÃO deves em caso algum subir a um poste eléctrico.

Cuidados a ter na instalação de circuitos eléctricos:

• Os fios de ligação devem estar em bom estado de conservação;
• Qualquer instalação eléctrica deve ser feita de acordo com um esquema;
• Só deves ligar a corrente eléctrica depois de te certificares de que tudo está correctamente instalado.

Compostos de carbono

• Álcoois:

O etanol ou álcool etílico é um solvente valioso e matéria-prima de muitas sínteses orgânicas. O etanol pertence a um grupo chamado álcoois.
As moléculas dos álcoois possuem em comum o grupo característico hidroxilo     -OH.

Fórmula de estrutura do etanol

• Cetonas e aldeídos:

A acetona é um liquido incolor, inflamável e de grande interesse industrial. A acetona ou propana pertencem a um grupo de composto que se designa por cetonas. As suas moléculas têm em comum o grupo característico carnonilo , que aparece sempre no meio da cadeia.
Há outro tipo de compostos orgânicos que também possui o grupo carbonilo, mas localizado no extremo da cadeia, ddesignam-se aldeídos.

Fórmula de estrutura da acetona

• Ácidos carboxílicos:

O ácido acético ou ácido etanóico é um composto de carbono muito importante para a indústria. Pertence a um grupo de compostos designado por ácidos carboxílicos. As suas moléculas têm em comum o grupo característico carboxilo.

Fórmula de estrutura do ácido acético

Hidrocarbonetos

 Os hidrocarbonetos são compostos formados por carbono e hidrogénio. Se entre os átomos de carbono existem apenas ligações covalentes simples, chamam-se hidrocarbonetos saturados ou alcanos.

• Alcanos:

O alcano mais simples chama-se metano. Cada molécula de metano tem apenas um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogénio: CH4.
Nestas moléculas dos alcanos só existem ligações covalentes simples, por isso, são designados hidrocarbonetos saturados. O nome deles termina sempre em ano.
Encontram-se no gás natural e no petróleo.

O propano e o butano utilizam-se como combustíveis domésticos.

• Alcenos:

Os alcenos são hidrocarbonetos que têm uma ou mais ligações duplas entre os átomos de carbono. O alceno mais simples chama-se eteno, ou vulgarmente, etileno. As suas moléculas têm uma ligação covalente dupla entre dois átomos de carbono. Estão unidos por ligações covalentes duplas. Chamam-se por isso, hidrocarbonetos insaturados. O nome deles termina sempre em eno.
Encontram-se na produção de álcool etílico e outros compostos orgânicos.

As bananas libertam eteno, o que acelera o crescimento de outros frutos, como o kiwi.

• Alcinos:

Os alcinos são hidrocarbonetos que têm uma ou mais ligações triplas entre os átomos de carbono. O alcino mais simples é o etino, vulgarmente chamado acetileno. As suas moléculas têm dois átomos de carbono unidos por uma ligação covalente tripla, também são hidrocarbonetos insaturados. O nome deles acaba sempre em ino.
Encontram-se na produção de ácido acético e outros compostos de carbono.


Hidrocarbonetos de cadeia ciclíca:

Neste conjunto de hidrocarbonetos, os átomos de carbono ligam-se entre si formando anéis - são os hidrocarbonetos de cadeia fechada ou cíclica.
Exemplos:

-benzeno: cadeia cíclica saturada

-naftaleno: cadeia cíclica insaturada

Propriedades das substâncias moleculares, iónicas e metálicas

As propriedades das susbtâncias relacionam-se com o tipo de corpúsculos que as constituem e com a intensidade das forças de coesão dos córpusculos.

• SUBSTÂNCIAS MOLECULARES

Córpusculos constituintes: moléculas

Força de coesão dos córpusculos: fracas

Pontos de fusão e ebulição: baixos

Condutibilidade eléctrica: susbtâncias más condutoras. Soluções aquosas: más condutoras, se as moléculas são apolares ; boas condutoras, se as moléculas são polares.

Outras propriedades: Podem ser sólidas, líquidas e gasosas à temperatura ambiente. As sólidas são: pouco duras e muito quebradiças.

• SUBSTÂNCIAS IÓNICAS:

Córpusculos constituintes: iões positivos e negativos 

Força de coesão dos córpusculos:fortes

Pontos de fusão e ebulição: elevados

sólidas à temperatura ambiente. Não deformáveis, duras e quebradiças.

Condutibilidade eléctrica: quando sólidas são más condutoras. Fundidas ou em solução aquosa, são boas condutoras.

Outras propriedades:

• SUBSTÂNCIAS METÁLICAS:

Córpusculos constituintes: iões positivos e electrões livres

Força de coesão dos córpusculos: fortes

Pontos de fusão e ebulição: variáveis

Condutibilidade eléctrica: boas condutoras.

Outras propriedades: sólidas exepto mercúrio, gálio, césio e frâncio que são liquídas. Maleáveis, dúcteis, duras e não quebradiças.

• DIAMANTE E GRAFITE:

Córpusculos constituintes: átomos que formam uma estrutura gigante 

Força de coesão dos córpusculos: muito fortes

Pontos de fusão e ebulição: muito elevados

Condutibilidade eléctrica: diamante: mau condutor. Grafite: boa condutora.

Outras propriedades: amas sólidas e não deformáveis. Diamante: muito duro. Grafite: mole e quebradiça.

Estrutura do diamante:

 

Ligações químicas

 A ligação entre os átomos nas moléculas faz-se por compartilha de electrões. Quando os átomos compartilham electrões, ficam com o número máximo de electrões de valência tornando-se assim mais estáveis.
Existem três tipos de ligações:

1. Ligação covalente: Compartilha de electrões entre átomos de elementos com tendência para captar electrões.
2. Ligação iónica: Atracção entre iões positivos e negativos. Os iões resultam da transferência de electrões de átomos com tendência a libertar electrões para átomos com tendência a captá-los.
3. Ligação metálica: Atracção entre iões positivos e electrões livres.

• Hídrogénio - ligação covalente
• Metais - ligação metálica
• Metais e Não Metais - ligação iónica
• Não Metais - ligação covalente
• Gases Nobres - não formam ligação