Nesta Unidade de Ciências Físicas, os alunos explorarão como os objetos se movem e também investigarão as forças que atuam sobre eles. Movimento e Força são conceitos-chave na Ciência Física. Todas as coisas no universo estão constantemente em movimento e são afetadas por forças equilibradas e desequilibradas, como a gravidade.
Uma força desequilibrada que atua sobre um objeto altera a sua velocidade e/ou direção de movimento. Se as forças estiverem equilibradas, o objeto ficará parado. Se as forças que atuam sobre o objeto estiverem desequilibradas, ele se moverá. Nesta Unidade, os alunos experimentarão forças equilibradas e desequilibradas no Super Carro.
O que é Força?
Força é empurrar ou puxar um objeto. Quando a força é aplicada a um objeto, e essa força também não tem oposição, ela mudará o movimento de um objeto. Existem forças equilibradas e desequilibradas. Forças que são iguais, mas opostas nas direções, são chamadas de forças equilibradas. Forças equilibradas não fazem com que um objeto se mova.
Um exemplo de uma força equilibrada seria dois grupos de pessoas jogando cabo de guerra com a mesma quantidade de força. Isso faria com que a corda ficasse no lugar, uma vez que as forças opostas exercidas em ambos os lados são equivalentes. No entanto, as forças desequilibradas farão com que um objeto ou objetos se movam.
Se ambos os lados estão sendo puxados com a mesma quantidade de força, a corda não se move e nem as pessoas puxando. No entanto, se a força de tração for maior de um lado, isso fará com que a corda se mova, bem como as pessoas do outro lado.
A gravidade ou forças gravitacionais são forças de atração. Na Terra, a gravidade é a força que a Terra exerce sobre nós, puxando-nos e mantendo-nos no chão. Essa força determina o que pesamos, a altura de uma bola voadora ou qualquer outra força física no planeta.

Nesta Unidade, os alunos experimentarão a força gravitacional equilibrada e desequilibrada colocando seu Super Carro Sem Potência em cima de uma rampa.

Durante o Laboratório 5, os alunos serão apresentados à velocidade através do uso do VEXcode GO para alterar as configurações de velocidade do Code Super Car. A velocidade é uma medida da velocidade e da direção em que um objeto está se movendo. Se os alunos reduzirem a velocidade do Code Super Car, isso reduzirá a quantidade de força que o Code Super Car tem. Forças equilibradas farão com que a velocidade do Code Super Car permaneça constante. Uma força desequilibrada faria com que o Code Super Car acelerasse ou desacelerasse.
O que é o Motion?
Movimento é movimento. Esse movimento pode ser analisado observando e medindo a distância percorrida por um objeto, a velocidade com que ele se move e a direção em que ele se move. Mais precisamente, o movimento pode ser descrito usando as três leis de Newton.
Primeira Lei do Movimento de Newton
Primeira Lei do Movimento de Newton: afirma que um objeto em repouso permanece em repouso e um objeto em movimento permanece em movimento, a menos que seja acionado por uma força desequilibrada ou externa.
Quando os objetos estão em repouso, é mais fácil para os alunos entenderem por que estão em repouso. No entanto, quando os objetos estão se movendo e, em seguida, diminuem gradualmente ou param repentinamente devido a algumas forças, como fricção ou gravidade, esses conceitos são muitas vezes incapazes de serem facilmente vistos. Assim, são mais difíceis de conceituar. Objetos em repouso são muitas vezes devido a forças sendo equilibradas sobre esse objeto. Quando um objeto está em movimento, ele continuará a se mover até que alguma força desequilibrada ou externa atue sobre ele. Por exemplo, se você rolar uma bola ladeira abaixo, ela continuará a rolar até atingir algo ou nivelar em uma superfície plana e desacelerar devido ao atrito e/ou gravidade.
Segunda Lei do Movimento de Newton
Segunda Lei do Movimento de Newton: afirma que a aceleração de um objeto depende da massa de um objeto e da força que atua sobre ele. A lei define uma força como sendo igual à massa vezes a aceleração. (i.e. F = m*a).
Quanto maior a força que é aplicada a um objeto, mais afetado o objeto se torna. Há muitas condições a considerar. Por exemplo, quão pesado ou grande é o objeto? Quanto mais pesado ou maior o objeto, mais força será necessária para movê-lo.
Terceira Lei do Movimento de Newton
Terceira Lei do Movimento de Newton: afirma que para cada ação, há uma reação igual e oposta. Em outras palavras, se o objeto 1 exerce uma força no objeto 2, então o objeto 2 também exerce uma força igual no objeto 1.
Pense em sentar-se numa cadeira. A força de você sentado tem que ser combatida por uma força que exerce para cima, caso contrário, a cadeira entraria em colapso. Em termos de forças equilibradas e desequilibradas, quando as forças são equilibradas, um objeto não se move e fica estacionário. Por exemplo, pense em empurrar o braço contra a parede. A força do seu braço é equilibrada com a força exercida pela parede para permanecer parado. As forças também podem ser desequilibradas. Quando as forças estão desequilibradas, os objetos se movem. Isso se deve ao fato de uma força ser maior do que outra.
O que são as engrenagens?
Engrenagens são rodas com dentes ao redor das bordas usadas para engrenagens são rodas com dentes ao redor das bordas usadas para transferir força de uma posição para outra. Isso pode ser feito com engrenagens do mesmo tamanho para transferir a mesma força ou usando engrenagens de tamanhos variados para criar uma vantagem de velocidade ou potência à medida que a força é transferida.
Existem dois tipos de vantagens mecânicas que as engrenagens podem criar. Uma Vantagem Mecânica é quando você precisa de menos força para fazer a mesma quantidade de trabalho porque uma máquina simples (neste caso: engrenagens) é usada para aumentar e mudar a direção da força aplicada. Uma vantagem mecânica pode ser ajustada para atender a necessidades específicas. Quando duas engrenagens do mesmo tamanho são engrenadas juntas, cria-se uma transferência de potência de proporção 1-1. Dois outros tipos de vantagem mecânica são velocidade e torque.

Em relação a como as engrenagens se movem, há uma engrenagem motriz e uma engrenagem motriz. Uma engrenagem motriz é a engrenagem que retransmite ou transmite energia para outra engrenagem. Uma engrenagem acionada é a engrenagem que está sendo impulsionada para a frente por outra engrenagem.
O torque é uma vantagem mecânica que torna a saída de uma engrenagem ou máquina acionada mais poderosa. O torque é criado quando uma engrenagem menor está acionando uma engrenagem maior. Leva a engrenagem menor mais rotações para girar a engrenagem grande uma rotação completa.
Velocidade é a distância que um objeto se move ao longo do tempo e é uma vantagem mecânica que torna a saída da engrenagem ou máquina acionada mais rápida. Esta vantagem é criada quando uma engrenagem maior está a conduzir uma engrenagem menor.
A velocidade está inversamente relacionada ao torque. Se a velocidade for desejada na saída, o torque deve ser diminuído. O inverso também é verdadeiro, se mais torque ou potência for desejado como saída, a velocidade diminuirá.
O Kit VEX GO tem quatro tipos de engrenagens: o Red Gear tem 8 dentes, o Green Gear tem 16 dentes, o Blue Gear tem 24 dentes e o Pink Gear tem 24 dentes. As Engrenagens Vermelha, Verde e Azul podem transferir velocidade e torque. A engrenagem rosa não tem um orifício quadrado no centro e é uma engrenagem "intermediária". É frequentemente usado para transferir torque de uma posição para outra, sem alterar a relação de engrenagem.