Falemos agora de FORÇAS.

Uma Força é algo que traduz a interação entre os corpos. É uma grandeza vetorial, expressa em Newton (N), de acordo com o SI. Mede-se num aparelho chamado de dinamómetro.

Tipos de força:

• À distância (como a força magnética ou a força de atração gravitacional)

• De contacto (como a força de atrito)

Características do vetor força:

• Ponto de aplicação no centro do corpo
• Direção (horizontal, vertical, oblíqua)
• Sentido (de cima para baixo, da direita para a esquerda, ...) 
• Intensidade ou valor da força

Neste exemplo observamos:

Ponto de aplicação: no centro do corpo

Direção: horizontal

Sentido: da esquerda para a direita
Intensidade: correspondente ao comprimento do vetor força

Força Resultante:

• Soma das várias forças aplicadas a um só corpo, se forem aplicadas na mesma direção e sentido.
• Diferença entre as várias forças aplicada a um só corpo, se forem aplicadas na mesma direção mas em sentidos opostos. 

  

  A Força Resultante, neste caso, calcular-se-á, subtraindo uma força pela outra, visto que são forças aplicadas na mesma direção mas em sentidos opostos

Para forças concorrentes (com direções diferentes) com 90º, para calcularmos a força resultante, utilizamos o Teorema de Pitágoras (Força resultante ao quadrado = F1 ao quadrado + F2 ao quadrado) - exemplo 2.

Exemplos 1 e 2 de forças resultantes

Velocidade, Tempo e Distância de Segurança

Quando o condutor de um veículo se depara com um obstáculo leva cerca de 0,7 segundos a reagir (num condutor com reflexos normais). A este tempo dá-se o nome de tempo de reação.

À distância percorrida pelo condutor durante esse tempo dá-se o nome de distância de reação.

Após o tempo de reação inicia-se a fase em que o condutor trava a viatura. Ao tempo necessário para que a viatura pare completamente dá-se o nome de tempo de travagem, e à distância correspondente a esse intervalo de tempo, o nome de distância de travagem.

A soma entre as distâncias de reação e de travagem denomina-se de distância de segurança.

O gráfico de velocidade-tempo que representa uma situação destas terá o seguinte aspeto:

• A área do retângulo (correspondente ao tempo de reação) permite calcular a distância de reação: 

Distância de reação = velocidade inicial x tempo de reação.

• A área do triângulo (correspondente ao tempo de travagem) permite calcular distância de travagem:

Distância de travagem = (velocidade inicial x tempo de travagem) : 2

Movimentos retilíneos (realizados numa trajetória retilínea)

Velocidade média: corresponde ao quociente entre o deslocamento (posição final - posição inicial) e o intervalo de tempo (tempo final - tempo inicial).

Aceleração média: é a variação da velocidade média num determinado período de tempo. A aceleração é positiva quando se dá um aumento da velocidade é negativa quando há uma diminuição da mesma. Calcula-se dividindo o valor da variação da velocidade (velocidade final - velocidade inicial) pelo intervalo de tempo.b mede-se em metros por segundos quadrados.

- Movimento Retilíneo Uniforme: quando a velocidade média é constante, ou seja, a aceleração média é nula.

- Movimento Retilíneo Variado:

• Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado: quando o valor de variação da velocidade é superior a 0 m/s , ou seja, quando a aceleração média é positiva e constante.

• Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado: quando o valor da variação da velocidade é inferior a 0 m/s , ou seja, quando a aceleração média é negativa e constante.

Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado

Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado

Gráfico velocidade-tempo, representando um movimento retilíneo uniformemente acelerado.

Gráfico velocidade-tempo, representando um movimento retilíneo uniformemente retardado.

Em relação ao movimento retilíneo, há alguns conceitos que temos de ter em conta.

Distância percorrida - medida do comprimento total da trajetória. É uma grandeza escalar que se mede em metros (m) , segundo o Sistema Internacional de unidades (SI).

Deslocamento de um corpo - é uma grandeza vetorial, que se calcula subtraindo a posição final desse corpo pela sua posição inicial.

Trajetória de cima (50 km) correspondente à distância percorrida e trajetória de baixo (30 km) correspondente ao deslocamento.

Rapidez média - distância percorrida por um corpo num determinado espaço de tempo. Calcula-se dividindo a distância percorrida, pelo intervalo de tempo. Mede-se em metros por segundo (m/s).

Velocidade - grandeza vetorial que engloba a direção, sentido, ponto de aplicação e intensidade do movimento de um corpo. Exemplo:

Neste caso, observamos:

• Que a direção do movimento é horizontal.
• Que o seu sentido é da esquerda para a direita.
• Que o ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instante considerado.
• Que a intensidade é indicada pelo comprimento do vetor velocidade (na escala considerada) e corresponde à rapidez média do movimento a cada instante e posição.

Para além disso, o valor da velocidade corresponde à intensidade do movimento.

Passamos agora à Física, onde iniciamos o estudo dos Movimentos.

Mas o que é o movimento?

- Tanto movimento como repouso são conceitos relativos, pois dependem de um Referencial, ou seja, um local a partir do qual se faz a observação).

Posto isto, movimento de um corpo ocorre quando há variação da posição que esse corpo ocupa, em relação a um referencial.

Já repouso de um corpo ocorre quando não há alteração da sua posição, em relação a um referencial.

O movimento de um corpo pode ter trajetória retilinea (em linha reta) ou curvilínea (por exemplo, circular).

Vamos focar-nos apenas no movimento retilíneo do corpo.

Falemos agora melhor de algumas das substâncias anteriormente referidas.

Etanol (C2H6O)

O etanol, mais conhecido como álcool etilico, é uma substância orgânica, encontrada em bebidas (como o vinho ou a cerveja), perfumes, produtos farmacêuticos e combustível. É inflamável.

É uma substância muito importante no meio médico, servindo para eliminar os microorganismos nocivos para o ser humano, sendo eficaz contra bactérias fungos e alguns vírus.

O Etanol é o mais comum dos álcoois, compostos que, como já vimos, possuem grupos hidroxilos ligados a átomos de carbono.

O seu ponto de ebulição é de 78,4ºC e o de fusão 114ºC negativos.

Propanona (C3H6O ou CH₃(CO)CH₃₎

A propanona, mais conhecida como acetona, é uma substância líquida à temperatura ambiente, mas de fácil evaporação, sendo que o seu ponto de ebulição é 56ºC. Já o seu ponto de fusão é de 95ºC negativos. É uma substância inflamável e que pode provocar irritação.

É principalmente usada como solvente de esmalte, verniz e tinta. É também utilizada na extração de óleos e na indústria farmacêutica. 

Ácido Acético (C2H4O2)

O ácido acetico, principal constituinte do vinagre de vinho, é um ácido fraco, corrosivo e inflamável, cujos vapores podem causar irritação nos olhos, nariz e garganta e congestão pulmonar.

O seu ponto de ebulição é de 118,1 ºC e o de fusão 16ºC.

É um reagente químico importante e muito utilizado na indústria química. Serve também de condimento em saladas (vinagre), como solvente, para produção de perfumes e corantes e da aspirina, para a tinturaria e a imprensa, entre outros.

Outros compostos de carbono importantes são:

• Álcoois 

Exemplo: etanol (álcool etílico)

Fórmula de estrutura do etanol:

-OH representa o grupo funcional dos álcoois, denominado de grupo hidroxilo.

• Cetonas 

Exemplo: propanona (acetona)

Fórmula de estrutura da propanona:

• Aldeídos

Exemplo: propanal 

Fórmula de estrutura do propanal:

 

Grupo funcional das cetonas e aldeídos, denominado de grupo carbonilo.

• Ácidos carboxílicos 

Exemplo: ácido acético (vinagre de vinho)

Fórmula de estrutura do ácido acético:

Grupo funcional dos ácidos carboxílicos, denominado de grupo carboxilo.

Hidrocarbonetos

Ainda no tema dos átomos de carbono, falamos agora dos hidrocarbonetos (compostos do carbono).

Como o nome indica, estes são compostos moleculares constituídos por átomos de carbono o e de hidrogénio.

Vamos falar de 3 grupos de hidrocarbonetos: Alcanos, Alcenos e Alcinos.

Alcanos - conjunto de hidrocarbonetos cuja ligação covalente entre átomos de carbono é simples.

Exemplo:

Etano (C2H6)

Alcenos - conjunto de hidrocarbonetos cuja ligação covalente entre átomos de carbono é dupla.

Exemplo:

Eteno (C2H4)

Alcinos - conjunto de hidrocarbonetos cuja ligação covalente entre átomos de carbono é tripla.

Exemplo:

Etino (C2H2)

Nome dos hidrocarbonetos: consoante o prefixo do nome dos hidrocarbonetos podemos concluir qual o seu nº de átomos de carbono:

Prefixo                   Nº de átomos de carbono

Met-                                          1

Et-                                             2

Prop-                                         3

But-                                           4

Pent-                                          5

Hex-                                          6

É por isso que todos os exemplos até agora dados (Etano, Eteno e Etino) possuem 2 átomos de carbono.

Outros exemplos:

Metano (CH4)

Propano (C3H8)

Butano (C4H10)

Há ainda uma outra ligação química, a chamada Ligação Covalente, já aqui falada, que se estabelece entre os átomos de uma molécula, formando substâncias covalentes.

Propriedades:

• Substâncias sólidas à temperatura ambiente.
• Pontos de fusão e de ebulição elevados.
• Não conduzem a corrente elétrica (com exceção da grafite).

Vamos então falar no caso de duas substâncias formadas por átomos de carbono : a grafite e o diamante.

Se ambas estas substâncias são formadas, somente por átomos de carbono, então a que se devem as suas grandes diferenças?

Na verdade, o que acontece é que os átomos de carbono numa substância e noutra organizam-se de formas diferentes, como podemos ver nas seguintes imagens:

Organização dos átomos de carbono na grafite.

Organização dos átomos de carbono no diamante.

Na grafite, os átomos de carbono formam hexágonos e estão distribuídos por pequenas camadas. No diamante, cada átomo de carbono está ligado a outros quatro.

E isto basta para que haja tantas diferenças entre elas, nomeadamente o facto de a grafite ser mole  e quebradiça e o diamante duro. 

Grafite, à esquerda e diamante, à direita.

Ligações entre Substâncias Moleculares, Iónicas e Metálicas

Ligações intermoleculares - ligações químicas que ocorrem entre as moléculas e que se formam em elementos químicos do Grupo dos Não Metais, dos Metais e do Hidrogénio.

Propriedades:

• Pontos de fusão e de ebulição baixos.
• Existência de substâncias moleculares solúveis e insolúveis em água.
• Não conduzem a corrente elétrica, visto que são substâncias neutras.*

*A corrente elétrica é o movimento orientado das partículas com carga elétrica (iões ou eletrões livres).

Exemplos:

Oxigénio, água, enxofre.

Ligações intermoleculares entre as moléculas de água.

           

Ligações Iónicas - ligações quimicas que se estabelecem entre iões, partículas provenientes do Grupo dos Metais e dos Não Metais. 

Propriedades:

• Pontos de fusão e ebulição elevados
• Geralmente, solúveis em água.
• Substâncias duras e quebradiças.
• Não conduzem a corrente elétrica no estado sólido, mas podem fazê-lo quando fundidas ou em solução aquosa.

Exemplo:

Cloreto de Sódio, Sulfato de Cobre II.

Ligação iónica entre os átomos de cloro e sódio, do maneira a formarem a substância Cloreto de Sódio.

Ligações Metálicas - ligações quimicas que unem os átomos dos Metais, através das forças de atração entre os seus iões positivos e os eletrões livres.

Propriedades:

• Substâncias sólidas, densas e maleáveis, à temperatura ambiente.
•  Bons condutores elétricos e térmicos.

Exemplos:

Prata, Sódio, Potássio.

Ligações metálicas entre os catiões e os eletrões livres de uma determinada substância.

Polaridade das moléculas

Molécula Polar - Contém dois polos, um negativo (com excesso de eletrões) e um positivo (com défice de eletrões) .

Molécula Apolar - Não contém polos.

Em moléculas diatómicas...

• Se os dois átomos forem iguais (ou do mesmo tamanho), a sua nuvem eletrónica vai ser simétrica, originando uma molécula apolar.

• Se os dois átomos forem diferentes (de tamanhos diferentes), a sua nuvem Eletrónica será assimétrica, originando uma molécula polar. 

Em moléculas poliatómicas....

• Aquelas cujos átomos são todos iguais (do mesmo tamanho) vão ser apolares.

• Aquelas que possuem átomos diferentes tanto podem ser polares como apolares.

Exemplo de uma molécula poliatomica polar:

Molécula de Água (H2O)

Neste caso, o polo positivo encontra-se no lado dos dois átomos de hidrogénio e o polo negativo no átomo de oxigénio.

Geometria Molecular

É a distribuição dos átomos de uma molécula no espaço, e aquilo que origina a forma desta mesma molécula. Pode ser linear, angular, triangular plana, piramidal, tetraédrica, entre outros. Depende também do nº de átomos da molécula.

Exemplos:

Representação de ligações químicas pela Fórmula de Estrutura

Vamos tomar por exemplo a molécula de cloro.

Como já vimos pela notação de Lewis, esta molécula possui uma ligação Covalente simples. Com a fórmula de estrutura, cada par de eletrões representa-se por um traço, pelo que está molécula será assim representada: 

Mas se nos referirmos, por exemplo, a uma molécula de metano (CH4) esta será representada da seguinte forma:

Outros exemplos:

Fórmula de estrutura da molécula de azoto (N2)

Fórmula de estrutura da molécula de amoníaco (NH3)