Biodiversidade

Biodiversidade nada mais é do que a diversidade, ou a variedade, de formas de vida no planeta. Ou seja, biodiversidade é a diversidade de espécies, genes, variedades, ecossistemas, gêneros e famílias, enfim, a variedade da natureza viva.

Na “Convenção da Diversidade Biológica” apresentada na Eco92, biodiversidade é definida como “a variabilidade de organismos vivos de todas as origens, compreendendo, dentre outros, os ecossistemas terrestres, marinhos e outros ecossistemas aquáticos e os complexos ecológicos de que fazem parte; compreendendo ainda a diversidade dentro de espécies, entre espécies e ecossistemas” (Artigo 2).

A biodiversidade da natureza.

A idéia da diversidade das espécies surgiu com a junção da taxonomiae da biogeografia. A segunda é uma ciência que se ocupa da localização geográfica da ocorrência das espécies, e a primeira, do estudo, descrição e classificação de novas espécies, a Taxonomia. Na verdade, antes da taxonomia surgir como ciência, haviam os estudiosos que eram chamados de “naturalistas”. Dentre eles estavam, inclusive, alguns filósofos como Aristóteles  e Plínio. Mas, foi só à partir do século XVIII, quando Lineu criou um sistema de classificação de espécies que formaria a base do sistema atual, que o estudo das espécies começou a se tornar um ramo distinto das outras ciências trazendo a idéia da “diversidade da vida” no planeta. Ou, biodiversidade.

Entretanto, o termo biodiversidade só ganharia mais importância à partir de 1988 quando o ecólogo de Harvard, Edward Wilson publicou um livro onde trazia o termo utilizado em uma convenção nos EUA.

A biodiversidade é o que garante o equilíbrio dos ecossistemas e, por tabela, do mundo todo. Os danos causados à biodiversidade não afetam somente as espécies que habitam determinado local, mas, todas as outras e o próprio ambiente uma vez que afeta a fina rede de relações entre as espécies e entre estas e o meio em que vivem.

Para tentar preservar toda a riqueza de vida do planeta é necessário conhecer os diversos mecanismos ligados à sua preservação e, principalmente, não interferir. A principal ameaça à biodiversidade do planeta é justamente a ação humana através de desmatamentos,queimadas e alterações antrópicas no clima e nos ecossistemas. Podemos citar como exemplo, a intervenção humana nas Ilhas de Fernando de Noronha, onde foi introduzida uma espécie de lagarto, o teju, para que se alimentasse dos roedores que infestaram a ilha por causa dos navios que ali aportavam. Entretanto, o teju preferiu se alimentar de ovos das aves e tartarugas que se reproduzem no local pondo em risco a biodiversidade do arquipélago e se tornando uma praga.

Mas o pior é que por causa dos desmatamentos e queimadas diversas espécies são extintas antes mesmo de poderem ser estudadas ou de que alguma ação seja tomada para se tentar preservá-las.

Por ano são descobertas em média cerca de 13.000 novas espécies e estima-se que existam cerca de 1,7 milhões de espécies conhecidas no planeta. Mas, esses números são ainda muito distantes do que pode existir na realidade, pois não existe nenhuma lista geral de espécies e mesmo com todos os esforços, a classificação e estudo das diversas espécies do planeta é quase uma corrida contra o tempo, antes que o homem termine por destruir o que ainda nem foi conhecido.

Os principais refúgios da biodiversidade brasileira são a Floresta Amazônica e Mata Atlântica.

Floresta Amazônica

Com 7 milhões de km² e ocupando regiões de 10 países, a Floresta Amazônica divide-se em três tipos distintos: as florestas montanhosas andinas, as florestas de terra firme e as florestas fluviais alagadas.

A floresta de terra firme, que não difere muito da floresta andina exceto pela menor densidade, apresenta um solo extremamente pobre em nutrientes, o que forçou uma adaptação das raízes das plantas que, através de uma associação simbiótica com alguns tipos de fungos passaram a decompor rapidamente a matéria orgânica depositada no solo a fim de absorver os nutrientes antes deles serem lixiviados.

Em tempos remotos a floresta amazônica possuía um clima quente-seco e, devido às condições de baixa pluviosidade, era composta basicamente por vegetações do tipo cerrado, caatinga  e campinaranas, mais resistentes à seca. Apenas algumas regiões mais altas eram ocupadas por uma vegetação mais densa que, com a diminuição da temperatura e o aumento da pluviosidade se alastraram dando origem a floresta de terra firme. Hoje, são as vegetações do tipo cerrado que se escassearam nessa região sendo encontrada apenas em alguns lugares de transição com outros tipos de biomas.

A floresta alagada também apresenta algumas adaptações às condições do ambiente como raízes respiratórias e sapopembas (árvore da família das figueiras, também conhecida como gameleira, em que a raiz pode se desenvolver até dois metros de altura para fora da água acompanhando o tronco). As áreas alagadas por águas brancas, ou turvas, provenientes de rios de regiões ricas em matéria orgânica, são chamadas de florestas de várzea. E as áreas alagadas por águas escuras, que percorrem terras arenosas e pobres em minerais e que assumem uma coloração escura devido à matéria orgânica presente, são chamadas de florestas de igapó. A oscilação do nível das águas pode chegar a até 10 metros de altura.

A fauna da floresta amazônica é muito rica com a presença de muitas espécies endêmicas. Entretanto, a macrofauna que habita o solo das regiões de florestas de terra firme não é muito variada, destacando-se as antas e a queixada. As espécies que habitam as áreas alagadas possuem em comum a característica de serem exímios nadadores. São nessas regiões onde encontramos mamíferos aquáticos como os botos e as lontras. Outros animais que habitam a floresta amazônica são os primatas, muito abundantes nas regiões de floresta de terra firme, além de marsupiais, morcegos e roedores que também habitam a copa das árvores. Nas águas da floresta amazônica, podemos encontrar, além dos exemplos já citados, as ariranhas, piranhas, e diversas espécies de peixes, algumas das quais, se alimentam de frutos que caem das árvores (são os chamados peixes frugívoros).

Cerrado

Cerrado é o nome dado às savanas brasileiras caracterizadas por árvores baixas, arbustos espaçados e gramíneas, e pode ser classificado como cerradão, cerrado típico, campo cerrado, campo sujo de cerrado ou campo limpo, sendo que ocerradão é o único que apresenta formação florestal.

Presente nos estados de Minas Gerais, Mato Grosso, Bahia, Mato Grosso do Sul, Tocantins e Goiás o cerrado cobre cerca de 197 milhões de hectares do território brasileiro sendo o segundo bioma mais produtivo do país. Formações de cerrado podem ser encontradas em outras regiões do país como áreas de transição pra outros ecossistemas. Essas áreas de transição de cerrado são chamadas de ecótonos ou periféricas e estão nas divisas com a Caatinga, a Amazônia e a Mata Atlântica.

A principal marca do bioma cerrado são seus arbustos de galhos retorcidos e o clima bem definido, com uma estação chuvosa e outra seca. Entretanto, na região do cerrado encontram-se três das maiores bacias hidrográficas do país, sendo este bioma o berço de rios caudalosos como o São Francisco. Acredita-se, pois, que as peculiaridades da flora (troncos tortuosos e com casca espessa…) se devam à falta de alguns micronutrientes específicos e não à falta de água necessariamente.

Os solos nestas regiões são geralmente muito profundos, antigos e com poucos nutrientes, exigindo uma adaptação da flora que possui, geralmente, folhas grandes e rígidas, além de, algumas espécies, apresentarem depósitos subterrâneos de água como uma espécie de adaptação às queimadas constantes, permitindo que elas voltem a florir após o incêndio. Outra adaptação são as raízes bastante profundas podendo alcançar de 15 a 20 metros por causa da distância do lençol freático até a superfície.

Aliás, os incêndios criminosos são as principais ameaças a esse bioma. Até os anos 70 o solo do cerrado era considerado improdutivo, mas, com a evolução da tecnologia a região tornou-se responsável por cerca de 40% da produção de soja no Brasil e mais de 70% da produção de carne bovina. Sem contar que, além das inúmeras minerações e carvoarias que vem destruindo cada vez mais o cerrado, a pressão do crescimento populacional das cidades, principalmente em Minas Gerais e na região Centro-Oeste, tem colocado o cerrado entre os biomas mais ameaçados do mundo.

Acredita-se que o cerrado brasileiro seja o tipo de savana mais rico em biodiversidade do planeta com mais de 4.400 espécies vegetais endêmicas (de um total de 10.000 espécies), 837 espécies de aves e 161 espécies de mamíferos.

Mesmo assim, a despeito de toda a riqueza natural do cerrado e de seu povoamento tardio, hoje ele conserva apenas 20% de sua área total. Diversas tentativas no sentido de preservá-lo vêm sendo tomadas, mas até então, apenas cerca de 6,5% de sua área natural está protegida pela lei sob a forma de Unidades de Conservação (UC).

Caatinga

Muitas vezes confundida com o Cerrado, a Caatinga é um ecossistema típico do nordeste brasileiro.

Caatinga

A caatinga constitui uma paisagem bastante peculiar, uma vez que mesmo em região semi-árida, ainda apresenta uma fauna e uma flora bastante diversificadas com alto grau de endemismo.

A flora se constitui de espécies xerófitas (formação seca e espinhosa resistente ao fogo e praticamente sem folhas) e caducifólias (que perdem as folhas em determinada época do ano) totalmente adaptadas ao clima seco com predominância de cactáceas e bromeliáceas. O extrato arbóreo apresenta espécies de até 12 metros de altura, o arbustivo, de até 5 metros e o extrato herbáceo apresenta vegetação de até 2 metros de altura. As principais representantes do reino vegetal são: a aroeira, o mandacaru, o juazeiro e a amburana.

A fauna apresenta cerca de 47 espécies de lagartos, sendo 7 de anfibenídeos: espécies de lagartos sem pés. 45 espécies de serpentes, 4 de quelônios (família das tartarugas) e 44 espécies de anuros (sapos e rãs).

O clima na região da caatinga é bastante árido e com precipitação anual em torno de 300 a 800 mm. Na região da caatinga vivem cerca de 20 milhões de brasileiros que convivem com os longos períodos de estiagem e a irregularidade climática.

Pela região passam os rios São Francisco e Parnaíba que percorrem a região da caatinga e recebem a contribuição de diversos afluentes que nascem ali.

Em alguns locais podemos encontrar os chamados brejos, verdadeiros oásis no meio do deserto. Mesmo em épocas de seca intensa, quando a caatinga se assemelha a um deserto, os brejos são locais ricos em nutrientes e bastante propícios ao cultivo e à subsistência de variadas espécies animais.

Mas, devido ao crescimento populacional na região nordeste do país e ao fato de estar bastante próximo ao litoral, a caatinga já foi muito modificada pelo homem.

Presente nos estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Sergipe, Alagoas, Bahia, sul e leste do Piauí e norte de Minas Gerais, é também a região que apresenta as localidades com menor concentração de renda do país, o que de certa forma, contribui para a degradação ambiental, à medida que praticamente não há planejamento ou fiscalização ambiental.

Na época de colonização do Brasil, grandes porções de terra da caatinga foram utilizadas para o estabelecimento de monoculturas como a cana-de-açúcar e de extensas áreas para pastoreio.

Abalando ainda mais a fragilidade da caatinga, foram construídos açudes com o intuito de possibilitar a expansão das plantações e criações. Mas, o intenso e equivocado processo de irrigação gerou, em muitos lugares, a salinização do solo tornando-o impróprio para a agricultura. Atualmente, cerca de 40 mil km² da caatinga já foram transformados em deserto.

Leis de Ohm

O cientista Georg Simon Ohm (1787 – 1854), a partir de suas medidas experimentais, chegou a conclusão de que todos os materiais sujeitos a uma diferença de potencial apresentam uma resistência de valor constante à passagem da corrente elétrica.

Desta forma, sendo a resistência elétrica uma constante, a intensidade da corrente elétrica cresce proporcionalmente ao valor da tensão aplicada, obedecendo à seguinte expressão:

U = i.R

Mas esta equação é satisfeita para resistores ôhmicos e não ôhmicos. Portanto não deve ser utilizada como uma declaração da Lei de Ohm, tendo como válido apenas a expressão verbal citada anteriormente.

Graficamente, para resistores ôhmicos, a primeira lei de Ohm mostra:

Observa-se que o coeficiente angular deste gráfico, dado por U/i resulta na resistência elétrica, constante para qualquer diferença de potencial. Obviamente, há um limite de validade para esta, que é denominada a primeira lei de Ohm. Para tensões muito altas, a resistência acaba não tendo um comportamento linear. Dentro do limite em que a lei de Ohm é válida, ela tem a seguinte forma:

"A resistência de um objeto é independente da intensidade ou do sinal da diferença de potencial aplicada"

A segunda forma, conhecida como segunda lei de Ohm, relaciona a resistência elétrica com as dimensões do objeto e as características do material de que ele é composto. Para tanto, foi considerado um objeto de um material de resistividade ρ, dimensões cilíndricas de comprimento l e área de seção transversal reta S mostrado na figura abaixo.

Através de suas análises, este cientista concluiu que a resistividade de cada material é constante para qualquer campo elétrico aplicado, e desta forma, poderia obter uma expressão para determinar a resistência elétrica. Esta propriedade, segundo Ohm, é diretamente proporcional à resistividade do material, ao comprimento e inversamente proporcional à área de seção transversal reta do respectivo objeto, e é enunciada como segue:

"A resistividade (ou condutividade) de um material é independente da intensidade, direção e sentido do campo elétrico".

Matematicamente, assume a forma:

R =ρ.l/S

É válido lembrar que apenas esta última é verdadeiramente condizente com o enunciado da lei de Ohm.

Esta lei é válida para certas faixas de temperaturas e de campo elétrico aplicados. Desta forma, os resistores são considerados ôhmicos porque obedecem à lei de Ohm dentro dos limites de tensão aplicados no local do circuito ao qual compõe. Alguns dispositivos à base de semicondutores, como diodos e transistores não são ôhmicos (HALLIDAY  - 2007).

  Muitos físicos diriam que esta não é uma lei, mas uma definição de resistência elétrica. Se nós queremos chamá-la de Lei de Ohm, deveríamos então demonstrar que a corrente através de um condutor metálico é proporcional à voltagem aplicada, i µ V. Isto é, R é uma constante, independente da ddp V em metais condutores. Mas em geral esta relação não se aplica, como por exemplo aos diodos e transistores. Dessa forma a lei de Ohm não é uma lei fundamental, mas sim uma forma de classificar certos materiais. Os materiais que não obedecem a lei de Ohm (eq.19) são ditos ser não ôhmicos.

a)- Resistores Ôhmicos
        Os resitores que obedecem a equação (14) são denominados por resistores ôhmicos. Para estes resistores a corrente elétrica ( i ) que os percorrem é diretamente proporcional à voltagem ou ddp (V) aplicada. Consequentemente o gráfico V versus i é uma linha reta, cuja inclinação é igual o valor da resistência elétrica do material, como mostra o gráfico abaixo,

Fig. 1 -  Resitores ôhmicos obedecem a lei de Ôhm

a)- Resistores não Ôhmicos

            Observa-se, em uma grande família de condutores que, alterando-se a ddp (V) nas extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente elétrica i, mas a duas grandezas não variam proporcionalmente, isto é, o gráfico de V versus i não é uma reta e portanto eles não obedecem a lei de Ôhm, veja gráfico abaixo. Estes resistores são denominados de resistores não ôhmicos. Em geral, nos cursos básicos de Física, trata-se apenas dos resistores ôhmicos.

Fig.2 -   Resistores não ôhmicos não obedecem a lei de Ôhm

        Unidade de resistência elétrica é chamada ohm e é abreviado pela letra grega ômega W . Desde que R = V/i, então 1.0W é equivalente a 1.0 V/A. Em circuitos elétricos a resistência é representada pelo símbolo  . Em geral os resistores têm resistências que variam de um valor menor do que 1 ohm até milhões de ohms. A Fig. 3, juntamente com a tabela 1 mostram as regras de classificação dos resistores.
        O valor da resistência de um dado resistor é escrito no seu exterior ou é feito por um código de cores como mostrado na figura e tabela abaixo: as duas primeiras cores representam os dois primeiros dígitos no valor da resistência, a terceira cor representa a potência de 10 que o valor deve ser multiplicado, e a quarta cor é a tolerância no erro de fabricação. Por exemplo, um resitor cujas quatro cores são vermelho, verde, laranja e ouro têm uma resistência de 25.000 W ou 25 kW, com uma tolerância de 5 porcento.

Fig. 3 - Caracterização dos resitores

Cor	Número	Multiplicador	Tolerância (%)
Preto	0	1
Marrom	1	101
Vermelho	2	102
Laranja	3	103
Amarelo	4	104
Verde	5	105
Azul	6	106
Violeta	7	107
Cinza	8	108
Branco	9	109
Ouro		10-1	5
Prata		10-2	10
Sem cor			20

Tabela 1 - Códigos de classificação dos resistores

DUPLICAÇÃO DO DNA

Duplicação do DNA

O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a "receita" para o funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a "receita" deve ser passada para as células-filhas. Todo o "arquivo" contendo as informações sobre o funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra "auto-duplicação".

 

A duplicação do DNA

O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar.

O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas.

 

 

No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em seqüência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela.

 ação da enzima DNA polimerase

A Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos.

DNA polimerase

A mensagem do DNA é passada para o RNA

O material genético representado pelo DNA contém uma mensagem em código que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição.

 

RNA: Uma Cadeia (Fita) Simples

As moléculas de RNA são constituídas por uma seqüência de ribonucleotídeos, formando uma cadeia (fita) simples.

 

Existem três tipos básicos de RNA, que diferem um do outro no peso molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado por RNAt (ou tRNA).

• O RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do ribossomo,organóide relacionado à síntese de proteínas na célula.

• O RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente com os ribossomos na síntese protéica.

• O RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas.

Transcrição da informação genética

A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA.

As outras diferenças são:

• os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose;
• há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila;

Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a seqüência de bases:

DNA- ATGCCGAAATTTGCG

O segmento de RNAm formado na transcrição terá a seqüência de bases:

RNA- UACGGCUUUAAACGC

 

Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e, após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese protéica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice.

 

O código genético

A mensagem genética contida no DNA é formada por um alfabeto de quatro letras que correspondem aos quatro nucleotídeos: A, T, C e G. Com essas quatros letras é preciso formar "palavras" que possuem o significado de "aminoácidos". Cada proteína corresponde a uma "frase" formada pelas "palavras", que são os aminoácidos. De que maneira apenas quatro letras do alfabeto do DNA poderiam ser combinadas para corresponder a cada uma das vinte "palavras" representadas pelos vinte aminoácidos diferentes que ocorrem nos seres vivos.

Uma proposta brilhante sugerida por vários pesquisadores, e depois confirmada por métodos experimentais, foi a de que cada três letras (uma trinca de bases) do DNA corresponderia uma "palavra", isto é, um aminoácido. Nesse caso, haveria 64 combinações possíveis de três letras, o que seria mais do que suficiente para codificar os vinte tipos diferentes de aminoácidos(matematicamente, utilizando o método das combinações seriam, então, 4 letras combinadas 3 a 3, ou seja, 43 = 64 combinações possíveis).

O código genético do DNA se expressa por trincas de bases, que foram denominadascódons. Cada códon, formado por três letras, corresponde a um certo aminoácido.

A correspondência entre o trio de bases do DNA, o trio de bases do RNA e os aminoácidos por eles especificados constitui uma mensagem em código que passou a ser conhecida como "código genético".

 

Mas, surge um problema. Como são vinte os diferentes aminoácidos, há mais códons do que tipos de aminoácidos! Deve-se concluir, então, que há aminoácidos que são especificados por mais de um códon, o que foi confirmado. A tabela abaixo, especifica os códons de RNAm que podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam.

 

 

 

Dizemos que o código genético é universal, pois em todos os organismos da Terra atual ele funciona da mesma maneira, quer seja em bactérias, em uma cenoura ou no homem.

O códon AUG, que codifica para o aminoácido metionina, também significa início de leitura, ou seja, é um códon que indica aos ribossomos que é por esse trio de bases qe deve ser iniciada a leitura do RNAm.

Note que três códons não especificam nenhum aminoácido. São os códons UAA, UAG e UGA, chamados de códons e parada durante a "leitura" (ou stop códons) do RNA pelos ribossomos, na síntese protéica.

Diz-se que o código genético é degenerado porque cada "palavra" (entenda-se aminoácido) pode ser especificada por mais de uma trinca.

Tradução: Síntese de Proteínas

Tradução é o nome utilizado para designar o processo de síntese de proteínas. Ocorre no citoplasma com a participação, entre outros, de RNA e de aminoácidos.

 

Quem participa da síntese de proteínas?

Cístron (gene) é o segmento de DNA que contém as informações para a síntese de um polipeptídeo ou proteína.

O RNA produzido que contém uma seqüência de bases nitrogenadas transcrita do DNA é um RNA mensageiro.

No citoplasma, ele será um dos componentes participantes da síntese de proteínas, juntamente com outros dois tipos de RNA, todos de fita simples e produzidos segundo o mesmo processo descrito para o RNA mensageiro:

RNA ribossômico, RNAr. Associando-se a proteínas, as fitas de RNAr formarão os ribossomos, orgânulos responsáveis pela leitura da mensagem contida no RNA mensageiro;

 

 

 

RNAs transportadores, RNAt. Assim chamados porque serão os responsáveis pelo transporte de aminoácidos até o local onde se dará a síntese de proteínas junto aos ribossomos. São moléculas de RNA de fita simples, de pequeno tamanho, contendo, cada uma, cerca de 75 a 85 nucleotídeos. Cada fita de RNAt torce-se sobre si mesma, adquirindo o aspecto visto na figura abaixo. Duas regiões se destacam em cada transportador: uma é o local em que se ligará o aminoácido a ser transportado e a outra corresponde ao trio de bases complementares (chamado anticódon) do RNAt, que se encaixará no códon correspondente do RNAm.   Anticódon é o trio de bases do RNAt, complementar do códon do RNAm.

 

RNA - Tradução passo a passo

A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo, decodificando a linguagem de ácido nucléico para a linguagem de proteína.

Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.

Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenas sete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm.

Esquematicamente na síntese protéica teríamos:

• Um RNAm, processado no núcleo, contendo sete códons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao citoplasma.
• No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao início da leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminoácidos (metionina e alanina), prendem-se ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticódon) ao trio de bases correspondentes ao códon do RNAm. Uma ligação peptídica une a metionina à alanina.
• O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido leucina, une o seu anticódon ao códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica é feita entre a leucina e a alanina.
• O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido ácido glutâmico encaixa-se no ribossomo. Ocorre a união do anticódon desse RNAt com o códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica une o ácido glutâmico à leucina.
• Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando a aminoácido glicina, se encaixa no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica da glicina com o ácido glutâmico.
• Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o aminoácido serina, se encaixa no ribossomo. Uma liogação peptídica une a serina à glicina.
• Fim do deslocamento do ribossomo. O último transportador , carregando o aminoácido triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica do triptofano com a serina. O RNAt que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a serina.
• O peptídeo contendo sete aminoácidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de tradução, que resultará em um novo peptídio. Perceba, assim, que o RNAm contendo sete códons (21 bases nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos.

Os polirribossomos

Em algumas células, certas proteínas são produzidas em grande quantidade. Por exemplo, a observação de glândulas secretoras de certos hormônios de natureza protéica (que são liberados para o sangue, indo atuar em outros órgãos do mesmo organismo) mostra, em certos locais, uma fileira de ribossomos efetuando a leitura do mesmo RNA mensageiro. Assim, grandes quantidades da mesma proteína são produzidas.

Ao conjunto de ribossomos, atuando ao longo se um RNAm, dá-se o nome de polirribossomos.

 

 

 

Possíveis destinos das proteínas

O RNAm, ao sair do nucleo pode seguir dois destinos:

• Ser traduzido nos ribossomos do retículo endoplasmático rugoso - e esta proteína será exportada para fora da célula passando pelo Golgi e saindo por exocitose em forma de vesículas,
• Ou será traduzido nos ribossomas livres no citoplasma - esta proteína então permanecerá dentro da célula, executando alguma importante função. Ex. Dentro do Golgi, ou livre no citoplasma.

 

Síntese de proteínas no núcleo celular?

No núcleo de todas as células eucarióticas, a produção de RNA se da a partir do molde de uma fita do DNA. Então, o RNA sofre algumas alterações e segue para o citoplasma onde se associa aos ribossomos para a formação das proteínas. Acreditava-se que a síntese de proteínas (tradução) ocorresse somente no citoplasma, mas em recente trabalho publicado na prestigiada revista Science foi demonstrado que os elementos necessários à tradução se associam no núcleo, onde proteínas seriam formadas. Além disso os pesquisadores constataram que as estruturas responsáveis pela tradução estão em atividade no núcleo celular.

Mutação Gênica

Todos os dias as suas células produzem proteínas que contêm aminoácidos em uma certa seqüência. Imagine, por exemplo, que em um certo dia uma célula da epiderme de sua pele produza uma proteína diferente. Suponha também que essa proteína seja uma enzima que atue em uma reação química que leva a produção de um pigmento amarelo em vez do pigmento normalmente encontrado na pele, a melanina. Essa célula se multiplica e de repente aparece uma mancha amarelada em sua pele. Provavelmente essa proteína poderá ter sofrido uma alteração em sua seqüência de aminoácidos, tendo havido a substituição de um aminoácido por outro, o que acarretou uma mudança em seu mecanismo de atuação e, como conseqüência levou à produção de um pigmento de cor diferente. Agora, como a seqüência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela ação de um certo gene que conduz à síntese do pigmento.

Essa alteração na seqüência de bases na molécula de DNA constituinte do gene é que se chama de mutação gênica.

 

   

O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária.

 

A mutação e suas conseqüências

Se a alteração na seqüência de aminoácidos na proteína não afetar o funcionamento da molécula e não prejudicar o organismo, de modo geral ela passa despercebida, é indiferente.

Outras vezes, a alteração leva a um favorecimento. Imagine, por exemplo, que uma certa célula do seu intestino passe a produzir uma enzima chamada celulase, capaz de digerir a celulose dos vegetais que você come. provavelmente a mutação que levou a esse erro será vantajosa para você, que poderá eventualmente até alimentar-se de papel picado.

Muitas vezes, porém, a mutação pode ser prejudicial. Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, em uma das cadeias de hemoglobina, conduza a uma alteração na forma da proteína toda. Essa alteração muda o formato do glóbulo vermelho, que passa a ser incapaz de transportar oxigênio. Outra conseqüência, grave, é que hemácias com formato de foice grudam umas nas outras nos capilares sangüíneos, o que pode provocar obstruções no trajeto para os tecidos.

As mutações são hereditárias

Dependendo da célula em que a mutação ocorre, ela pode ser transmitida à descendência. Nas suposições que fizemos, relacionadas ao pigmento da pele e à enzima celulase, evidentemente que não ocorrerá a transmissão dos genes mutantes para os filhos.

Trata-se de mutações somáticas, ou seja, ocorreram em células não envolvidas na confecção de gametas.

Já a mutação que conduziu à anemia falciforme, deve ter ocorrido, no passado, em células da linhagem germinativa de algum antepassado. O gene anômalo, então sugerido, deve ter sido transportado por um gameta e daí se espalhou pela espécie humana.

 

As causas das mutações

De maneira geral, as mutações ocorrem como conseqüência de erro no processo de duplicação do DNA. Acontecem em uma baixíssima freqüência. Muitas delas, inclusive, são corrigidas por mecanismos especiais, como, por exemplo, a ação do gene p53 que evita a formação de tumores.

Há, no entanto, certos agentes do ambiente que podem aumentar a taxa de ocorrência de erros genéticos. Entre esses agentes mutagênicos podemos citar: substâncias existentes no fumo, os raios X, a luz ultravioleta, o gás mostarda, ácido nitroso e algumas corantes existentes nos alimentos. Não é à toa que, em muitos países, é crescente a preocupação com a diminuição da espessura da camada do gás ozônio (O₃), que circunda a atmosfera terrestre. Esse gás atua como filtro de luz ultravioleta proveniente do Sol. Com a diminuição da sua espessura, aumenta a incidência desse tipo de radiação, o que pode afetar a pele das pessoas. Ocorrem lesões no material genético, que podem levar a certos tipos de câncer de pele.

Leis de Newton

 

O FRUTO DE UMA DESCOBERTA

Maçã pode ter inspirado Isaac Newton a desenvolver teoria da gravidade.

Depois do almoço um rapaz resolve tirar um cochilo encostado em uma árvore e... tchum! Cai uma maçã na sua cabeça. Ele poderia ter tido várias reações diferentes: reclamar, chorar, querer entender o que aconteceu ou comer a maçã.

Quando isso aconteceu com Isaac Newton, o inglês, sempre muito curioso, fez de tudo para descobrir o que houve. E foi assim que surgiu a sua teoria da gravitação universal...

Na verdade, não se sabe se essa história realmente aconteceu ou se é apenas uma lenda. O fato é que ela permite explicar a teoria de Newton. Tente responder: por que os objetos caem no chão quando soltos no ar? Por que não caímos da Terra enquanto ela gira em torno do Sol? Ao tentar responder perguntas como essas, Newton concluiu que existe algo que atrai os corpos para baixo, como no caso da maçã: a força de gravidade. Ela também é uma força invisível, que atua em todos os objetos e pessoas.

(reprodução: Philip Reeve - Isaac Newton e sua maçã)

 

Embora a gravitas -- nos tempos de Newton, a força da gravidade recebia esse nome -- fosse conhecida desde a antigüidade, Newton foi a primeira pessoa a compreendê-la corretamente: ela é intensa o bastante para nos manter "presos" em nosso planeta enquanto ele se move pelo espaço sideral. Se a força de gravidade na Terra fosse menor, as pessoas e os objetos poderiam flutuar, como acontece nas naves espaciais.

A gravidade está relacionada com a massa e com o raio de um dado planeta 

(veja o que é raio na figura ao lado), se o imaginarmos como uma bola esférica. 

A massa da Terra, por exemplo, é cerca de oitenta vezes maior que a da Lua, e o raio da Terra é pouco menos de 4 vezes maior que o da Lua. Por isso os astronautas na Lua podem dar pulos bem longos sem grande esforço.

Isaac Newton descobriu que a mesma força, a chamada força gravitacional, poderia explicar tanto a queda da maçã de uma árvore como a atração que o Sol exerce sobre os planetas e vice-versa e a atração entre satélites e planetas, que mantém um girando em torno do outro. O astrônomo alemão Johannes Kepler havia descoberto antes que os planetas se movem em torno do Sol formando uma elipse (basta você inclinar um copo d'água para ver que a superfície da água em contato com o copo forma uma elipse). Usando a sua segunda lei, Newton descobriu uma força que fazia com que as órbitas dos planetas em torno do Sol fossem as elipses de Kepler. Essa força, segundo Newton, dependia da massa do planeta e de sua distância ao Sol. Newton sempre reconheceu a importância do trabalho de seus antecessores, dizendo que se pôde ver mais longe é porque havia "se apoiado nos ombros de gigantes".

Você deve estar imaginando que há algo errado! E a terceira lei de Newton? Se a Terra atrai a maçã e a maçã atrai a Terra com igual força, o que acontece com a Terra? É muito simples! A maçã tem uma massa bem menor que a da Terra, daí o efeito da gravidade ser maior sobre ela do que sobre o nosso planeta. É a mesma história do carro e do caminhão. Que sorte Newton ter pensado em solucionar o enigma da maçã em vez de ter reclamado ou simplesmente comido o fruto, não acha?

 

Passaremos à parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos e a causas que os originam, chamada Dinâmica.

Há três princípios fundamentais, conhecidos como Leis de Newton, que enunciaremos a seguir:

Princípio da Inércia (1ª Lei de Newton)

Todo corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou de movimento

Princípio Fundamental da Dinâmica (2ª Lei de Newton)

A força resultante que age em um ponto material é igual ao produto da massa desse corpo pela sua aceleração

                             

e considerando FR como sendo o somatório de todas as forças que agem no corpo, poderá ser escrita na forma

Princípio da Ação e Reação (3ª Lei de Newton)

Quando um corpo A exerce uma força FAB no corpo B, este exerce imediatamente uma força FBA em A de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário

 

 

Forças em Plano Horizontal Liso (uma massa)

 

Considere um corpo A de massa m sendo puxado por uma força horizontal F, imprimindo ao corpo uma aceleração de acordo com a 2ª Lei de Newton. Como esta é uma equação vetorial podemos decompô-la segundo os eixos vertical e horizontal, fazendo o somatório de todas as forças que agem na direção x e o somatório de todas as forças que agem na direção y da seguinte maneira:

Componente da força resultante na direção x (Fx)

Sendo F uma força horizontal de módulo F, não apresenta componente vertical de modo que Fx = F e escreve-se então Fx = max. Como o movimento se processa apenas numa direção (eixo dos x), o módulo da aceleração na direção do movimento ax será apenas conhecido por a.

Componente da força resultante na direção y (Fy)

As forças que atuam na vertical são o peso do corpo A dado por P = mg (força de atração da Terra sobre o corpo) e também a força normal N (reação do plano que suporta o corpo). Como o movimento não ocorre na direção y, a aceleração é nula, da mesma forma, também é nula a componente de F na direção vertical.

A partir das considerações acima, as equações para o somatório das forças resultantes segundo cada eixo são: 

 

e a partir de 2, a força normal tem intensidade igual ao peso

Como seriam as equações para a aceleração e para a força normal quando uma força externa for aplicada formando uma ângulo com a horizontal? A força F tem componentes segundo os eixos x e y, imprimindo uma aceleração horizontal a e como o bloco está em contato com o plano não há movimento vertical, portanto, a componente da aceleração na direção y, ay será nula. De acordo com

de 3, obtém-se a aceleração do corpo

            

e a partir de 4, a força normal

1ª Lei de Newton

Introdução

Durante séculos, o estudo do movimento e suas causas tornou-se o tema central da filosofia natural. Entretanto, somente na época de Galileu e Newton foi realizado extraordinário progresso na solução do mesmo.

O inglês Isaac Newton (1642-1727), nascido no natal do ano da morte de Galileu, foi o principal arquiteto da Mecânica clássica. Ele conseguiu sintetizar as idéias de Galileu e de outros que o precederam, reunindo-as em três leis, publicadas pela primeira vez em 1686, no livro Principia Mathematica Philosophiae Naturalis.

Para que possamos entender a essência de tais leis, necessitamos antes apresentar algumas idéias de Galileu sobre o movimento.

1. Conceito de Inércia

Antes de Galileu, a maioria dos pensadores acreditava que um corpo em movimento encontraria-se num estado forçado, enquanto que o repouso seria o seu estado natural.

A experiência diária parece confirmar essa afirmativa. Quando depositamos um livro sobre uma mesa é fácil constatar seu estado natural de repouso. Se colocarmos o livro em movimento, dando-lhe apenas um rápido empurrão, notamos que ele não irá se mover indefinidamente: o livro deslizará sobre a mesa até parar. Ou seja, é fácil observar que cessada a força de empurrão da mão, o livro retorna ao seu estado natural de repouso. Logo, para que o livro mantenha-se em movimento retilíneo uniforme é necessária a ação contínua de uma força de empurrão.

Galileu, entretanto, foi contra essa idéia de movimento ser um estado necessariamente forçado, argumentando que o livro só interrompeu seu deslizamento (vindo a parar) em razão da existência de atrito com a mesa. Isto é, se lançássemos o livro sobre uma mesa menos áspera, haveria menos resistência ao seu deslizamento. Se o seu lançamento ocorresse sobre uma mesa perfeitamente polida, livre de atritos, o livro manter-se-ia em movimento retilíneo uniforme indefinidamente, sem a necessidade de estar sendo continuamente empurrado.

Em virtude disso, Galileu conclui ser uma tendência natural dos corpos a manutenção de seu estado de repouso ou de seu estado de movimento retilíneo uniforme, promovendo aos corpos uma propriedade denominada inércia.

Assim, todo corpo em repouso tende a permanecer em repouso e todo corpo em movimento tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme.

                                            Galileu Galilei

                                             Isaac Newton

No cotidiano, notamos essas tendências ao observarmos uma pessoa de pé no interior de um ônibus. Quando o ônibus arranca, o passageiro por inércia tende a permanecer em repouso em relação ao solo terrestre. Como o ônibus vai para frente, a pessoa que não estava se segurando cai para trás no ônibus.

Agora, se o ônibus estivesse em movimento e de repente freasse, a pessoa cairia para frente. Graças à inércia, o passageiro exibe, nesse caso, sua vontade de continuar em movimento em relação ao solo terrestre: o ônibus pára, o passageiro não.

Logo, o cinto de segurança nos automóveis tem a função de proteger o passageiro da inércia de seu movimento, no caso de uma freada brusca ou colisão.

2. Princípio da Inércia ou Primeira Lei de Newton

Sintetizando a idéia de inércia de Galileu, Newton enunciou sua primeira lei nestas palavras:

                                              (Tradução do Principia)

Notamos, no enunciado acima, a clara intensão de se definir força como o agente que altera a velocidade do corpo, vencendo assim a inércia (tendência natural de manter velocidade). Podemos concluir, então, que um corpo livre de ação de forças, ou com resultante de forças nula, conservará (por inércia) sua velocidade constante.

Ou seja:

Em resumo, podemos esquematizar o princípio da inércia assim:

3. Referencial Inercial

Sistema de referência inercial é aquele relativo ao qual um corpo permanece em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, quando nenhuma força (ou resultante) atua sobre ele. Isto é, um referencial inercial é aquele em que a primeira lei de Newton descreve corretamente o movimento de um corpo em equilíbrio.

Normalmente, adota-se como sistema de referência inercial todo sistema de referência em repouso ou em translação retilínea e uniforme em relação às estrelas fixas, que são estrelas que aparentam manter fixas suas posições no céu após muitos séculos de observações astronômicas.

  Para a grande parte dos problemas de Dinâmica, envolvendo movimentos de curta duração na superfície terrestre, podemos considerar um sistema de referência fixo na superfície da Terra como inercial. Muito embora, a Terra não seja um perfeito referencial inercial por causa da sua rotação e translação curvilínea.

Quando um ônibus arranca, freia ou executa uma curva, ele possui aceleração em relação ao solo. Nessas situações, os passageiros não podem justificar seus comportamentos pela Dinâmica newtoniana, quando tomam o ônibus como referencial. Em tais casos, cada passageiro deve ter seu movimento analisado em relação ao solo terrestre (referencial inercial).

Resumo

Inércia

Tendência de manter velocidade.

Princípio da Inércia

Referencial Inercial

Referencial que torna válido o princípio da inércia: sistema de referência não acelerado (em relação às estrelas fixas).

Lei de Newton da Gravitação Universal

"dois corpos atraem um ao outro com forças iguais e opostas. A magnitude desta força é proporcional ao produto das duas massas dos corpos e é também proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os centros de massa dos dois corpos"

Leis de Newton do Movimento

Primeira Lei de Newton do movimento

"um corpo continua no seu estado de repouso (velocidade zero) ou de movimento retilíneo uniforme (velocidade constante) a menos que seja obrigado a mudá-lo pela ação de uma força externa."

Vemos, portanto, que esta lei se aplica apenas a corpos com velocidade constante, que pode até mesmo ser zero. Ela não é válida para corpos que estão sofrendo alguma forma de aceleração. Se não existissem as forças de atrito um corpo em movimento com velocidade constante permaneceria para sempre neste estado. A força externa aplicada é que irá alterar o seu estado de movimento.

Segunda Lei de Newton do Movimento

"se uma força de desequilibrio age sobre um corpo, a aceleração produzida por ela é proporcional à força aplicada. A constante de proporcionalidade é a massa inercial do corpo."

Terceira Lei de Newton do Movimento

"em um sistema onde não estão presentes forças externas, toda força de ação é sempre oposta por uma reação igual e oposta."

A Força é uma interação entre dois corpos, perceptível pelos seus efeitos. Uma força pode causar vários efeitos diferentes em um corpo, como por exemplo: imprimir movimento, cessar um movimento, sustentar um corpo, deformar um corpo.

 Uma atenção a mais deve ser dado ao estudo das forças, pois trata-se de uma grandeza vetorial e como tal possui módulo, direção e sentido.

A Unidade de medida de força no S.I. é o Newton ( N ). Para se ter uma noção do seu valor, saiba que um Newton (1N) é a força necessária para erguer uma pequena xícara de café (100 ml) e 100N é a força necessária para levantar dois pacotes de açúcar de 5 kg cada um.

Outra unidade também utilizadas, é o quilograma-força (kgf). Uma força de 1 kgf é a força necessária para erguer um pacote de sal de 1 kg e 10 kgf é a força necessária para levantar dois pacotes de açúcar de 5 kg cada um. Daí, uma relação entre as duas unidades:

Existem dois tipos de força: força de contato e força de campo.

As forças de contato são aquelas em que há necessidade de um contato físico entre os corpos para que neles atuem a força, como no caso de uma pessoa fazendo força em um carro para se movimentar, ou um boxeador socando o seu adversário.

As forças de campo são aquelas que atuam à distância, sem a necessidade de contato entre os corpos, como é o caso da força da gravidade da Terra, da força de um imã sobre um prego, etc.

O comportamento geral das forças foi muito bem descrito por Isaac Newton, que escreveu as três leis que levaram o sue nome.

1a LEI DE NEWTON ( LEI DA INÉRCIA)

Inércia é a Incapacidade de um corpo em alterar o seu estado de movimento ou repouso. Ou seja, qualquer corpo, isolado é incapaz de entrar em movimento (se estiver em repouso) ou mudar a sua velocidade (se estiver em movimento).

A primeira lei de Newton, basicamente pode ser assim enunciada:

Se não existe a ação de forças ou se é nula a resultante das forças atuantes sobre um corpo, ele permanece em seu estado natural de movimento ( repouso ou M. R. U.).

A conclusão mais direta desta lei é que um corpo em que a resultante das forças é nula, estará em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Neste caso, diz-se que um corpo está em Equilíbrio.

Uma pessoa que se encontra dentro de um ônibus em movimento, continuará em movimento para frente, quando o ônibus parar, se não estiver segurando no mesmo, pois a resultante das forças sobre ela é nula e ela tende a manter o seu estado de movimento.

Uma partícula está em equilíbrio quando a resultante das forças que nela

atuarem for nula.

Existem dois tipos de Equilíbrio:

Equilíbrio Estático: equilíbrio de um corpo em repouso.

Equilíbrio Dinâmico: equilíbrio de um corpo em movimento retilíneo uniforme.

Matematicamente, a 1ª lei de Newton pode ser resumida por:

Equilíbrio: FR = 0 FRx = 0 FRy = 0

Esta forma é utilizada principalmente nos casos em que temos várias forças inclinadas atuando no mesmo corpo.

2º LEI DE NEWTON (PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA)

A Segunda lei de Newton trata dos casos em que a resultante das forças que atuam em um corpo não é nula. Neste caso, nota-se o aparecimento de uma outra grandeza conhecida: a aceleração.

Eis um enunciado resumido da 2ª lei de Newton:

Se existe a ação de forças ou a resultante das forças atuantes sobre um corpo não é nula, ele sofrerá a ação de uma aceleração inversamente proporcional à sua massa.

Pode-se concluir então, que toda vez em que sobre um corpo atuar uma resultante de forças não-nula, este corpo ficará sujeito à ação de uma aceleração. Esta aceleração será maior quando um corpo tiver uma massa menor e menor se o corpo possuir uma massa menor.

Matematicamente,

Note que a equação acima envolve a resultante das forças, isto é, o efeito combinado de todas as forças que atuam no corpo. A não ser no caso de atuar somente uma força no corpo, em que a resultante é a própria força.

Outra observação importante é que se trata de uma equação vetorial, entre duas grandezas vetoriais, o que indica que a força resultante terá a mesma direção e sentido da aceleração e vice-versa.

3ª LEI DE NEWTON ( LEI DA AÇÃO E REAÇÃO ):

Na definição de força no início deste capítulo, foi dito que a força é uma interação entre dois corpos, o que leva-se a concluir que um corpo que faz uma força sobre outro também recebe a ação de uma força, pois interação entre dois corpos significa ação entre dois corpos.

Esta característica das forças foi muito bem descrita por Newton em sua terceira lei, que pode ser descrita como:

Quando um corpo A exerce uma força (FA) sobre um corpo B (ação), o corpo B exerce uma força de reação (FB) igual e contrária sobre o corpo A (reação).

Isto significa que as forças sempre ocorrem aos pares, sendo que cada membro deste par atua em um dos corpos.

Cabe salientar que estas duas forças são iguais em módulo (valor), porém têm sentidos contrários. Estas duas forças (ação e reação) atuam em corpos diferentes, motivo pelo qual não podem se anular.

Muitas situações do nosso dia-a-dia se explicam pela 3ª lei de Newton: uma pessoa ao andar, "empurra" o chão para trás e este a "empurra" para frente; um avião ao voar, "empurra" o ar para trás e este o "empurra" para frente.

FORÇAS IMPORTANTES

A força Peso (P) é uma força de campo, gerada pela Terra, que atrai todos os

corpos próximos à sua superfície. A sua direção é vertical, seu sentido é sempre de cima para baixo, para o centro da Terra (veja figuras) e o seu módulo é determinado por:

A força Normal (N)é a força gerada pela compressão de um apoio por um corpo apoiado sobre ele. A Normal é a reação do apoio. O apoio é comprimido pelo corpo para baixo e reage com uma força igual para cima. A sua direção é perpendicular ao apoio e o seu sentido é saindo do corpo, oposto ao apoio (veja figuras). O seu módulo é igual à força de compressão do corpo.

A Tração ou Tensão (T) é uma força de contato presente em fios ou cabos, quando os mesmos são submetidos à forças de alongamento. Sua direção é a mesma do fio e o seu sentido é oposto ao alongamento, saindo do corpo (veja figuras). O seu módulo pode adquirir diferentes valores, de acordo com a situação apresentada.

 

FORÇA ATRITO E PLANO INCLINADO

FORÇA DE ATRITO

A Força de atrito ( Fa) é uma força de contato que atua contrária ao movimento ou à tendência de movimento. Sua direção é sempre a mesma do movimento e o sentido é contrário ao movimento.

A força de atrito pode existir sob uma das duas formas seguintes:

Força de atrito estático (Fae): Força que atua num corpo em repouso

dificultando o início do seu movimento. Seu módulo varia de acordo com a força aplicada. O seu valor máximo pode ser calculado por:

Força de atrito cinético (Fac): Força que atua num corpo em movimento

dificultando a realização do mesmo. Seu módulo é constante e pode ser calculado como:

Onde: me é o coeficiente de atrito estático; mc é o coeficiente de atrito cinético; e N é a força normal. É importante ressaltar que o valor dos coeficientes de atrito é constante para determinado par de meios e depende exclusivamente das superfícies de contato entre estes meios.

PLANO INCLINADO

Um estudo especial se faz necessário para o plano inclinado, uma vez que o comportamento da força normal e, consequentemente da força de atrito é um caso especial. Observe a figura abaixo:

Como pode-se observar, a direção da força peso não acompanha a inclinação do plano, mas permanece vertical, enquanto que a força normal é perpendicular ao mesmo. Em virtude disto a força peso causa dois efeitos distintos: pressiona o corpo contra o apoio (assim como nos planos horizontais) e tende a deslocar o bloco pelo plano.

Para melhor relacionar estes efeitos às suas forças causadoras, a força peso é decomposta em duas componentes:

a componente tangencial ao plano ( Px ), que desloca o corpo pelo plano;

a componente normal ao plano ( Py ), que apoia o corpo contra o plano.

          

O módulo das componentes são calculados em função do peso e do ângulo de inclinação do plano (a).

Isaac Newton - 1642 - 1727

Primeira Lei

"Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento

retilíneo uniforme a menos que alguma força seja aplicada sobre ele."

Pergunta: os carregamentos não exercem uma força sobre a estrutura? Resposta: Sim

Pergunta: a estrutura deixa de estar em repouso? Resposta: Não

Pergunta: o que acontece?

Segunda Lei

"A aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa."

a = F / m F = m . a

Terceira Lei

"A toda ação, corresponde uma reação igual e contrária."

Resposta à última pergunta da Primeira Lei: do ponto de vista estrutural, a toda ação (carregamentos, na maioria para baixo), corresponde uma reação igual e contrária (para cima). Logo: a resultante é nula e consequentemente a estrutura está em repouso.

 Exemplo:

Newton estudou e desenvolveu as ideias de Galileu sobre o movimento, e estabeleceu três leis que hoje têm o seu nome. Estas leis físicas são um conjunto de definições e afirmações que de momento se revelam corretas acerca do modo como ocorrem os fenómenos, sabendo que uma lei não tem carácter eterno.

1ª lei de Newton ou lei da inércia

"Qualquer corpo permanece no estado de repouso ou de

movimento retilíneo uniforme se a resultante das forças que atuam sobre esse corpo for nula"

Desta lei resultam duas consequências

1ª - O conceito de força como entidade responsável pela alteração do estado cinético dos corpos.

2ª - O conceito de inércia como propriedade intrínseca de todos os corpos.

2ª lei de Newton ou lei Fundamental da Dinâmica

"A taxa temporal da variação do momento linear

de uma partícula é igual à força que atua na partícula"

Posteriormente, Newton derivou desta expressão a forma simplificada da mesma lei,

"A aceleração adquirida é diretamente proporcional à intensidade da resultante das forças que atuam sobre o corpo, tem a direcção e sentido dessa força resultante e é inversamente proporcional à sua massa"

 

Princípio da Inércia ou Primeira Lei de Newton

"Todo corpo permanece em seu estado de repouso, ou de movimento

uniforme em linha reta, a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele".

Esse princípio indica que a velocidade vetorial de um ponto material, não varia.

Se o ponto estiver em repouso permanece em repouso e, se estiver em movimento, permanece com velocidade constante realizando movimento retilíneo e uniforme. Na prática não é possível obter um ponto material livre da ação de forças. No entanto, se o ponto material estiver sujeito a nenhuma força que atue sobre ele, ele estará em repouso ou descreverá movimento retilíneo e uniforme. A existência de forças, não equilibradas, produz variação da velocidade do ponto material.

A tendência que um corpo possui de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, quando livre da ação de forças ou sujeito a forças cuja resultante é nula, é interpretada como uma propriedade que os corpos possuem denominada Inércia.

Quando maior a massa de um corpo maior a sua inércia, isto é, maior é sua tendência de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.Portanto, a massa é a constante característica do corpo que mede a sua inércia.

Um corpo em repouso tende, por sua inércia, a permanecer em repouso. Um corpo em movimento tende, por sua inércia, a manter constante sua velocidade.

Exemplo

Um foguete no espaço pode se movimentar sem o auxilio dos propulsores apenas por Inércia.

Quando os propulsores do foguete são desligados ele continua seu movimento em linha reta e com velocidade constante.

A Força ou a Segunda Lei de Newton

"A mudança do movimento é proporcional à força motriz

impressa e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força."

Força , em física, qualquer ação ou influência que modifica o estado de repouso ou de movimento de um corpo. A força é um vetor, o que significa que tem módulo, direção e sentido. Quando várias forças atuam sobre um corpo, elas se somam vetorialmente, para dar lugar a uma força total ou resultante. No

Sistema Internacional de unidades, a força é medida em newtons.

Um newton (N) é a força que proporciona a um objeto de 100g de massa uma aceleração de 1m/s²

Exemplo

Os carros podem aumentar e diminuir suas velocidades graças ação de forças aplicadas pelo motor e pelo freio respectivamente.

Princípio da Ação e Reação ou Terceira Lei de Newton

"A uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja,

as ações de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e se dirigem a partes contrárias".

Sempre que dois corpos quaisquer A e B interagem, as forças exercidas são mútuas.

Tanto A exerce força em B, como B exerce força em A. A interação entre corpos é regida pelo principio da ação e reação, proposto por Newton, como veremos a seguir:

 Toda vez que um corpo A exerce uma força Fa em um corpo B, este também exerce em A uma força Fb tal que estas forças:

Têm mesma intensidade

Têm mesma direção

Têm sentidos opostos

Têm a mesma natureza

As chamadas forças de ação e reação não se equilibram, pois estão aplicadas em corpos diferentes.

Exemplo

Para se deslocar, o nadador empurra a água para trás, e, esta por sua vez, o empurra para frente. Note que as forças do par ação e reação tem as características apresentadas anteriormente.

Em 1642, alguns meses após a morte de Galileu Galilei, nascia Isaac Newton.

Aos 23 anos de idade, Newton havia desenvolvido suas famosas leis do movimento, derrubando de vez as idéias de Aristóteles que dominaram as grandes mentes por 2000 anos.

A primeira lei é o estabelecimento do conceito de inércia, proposto antes por Galileu. A segunda lei relaciona a aceleração à sua causa, a força. A terceira lei é a bem conhecida 'Lei da Ação e Reação'. Essas três leis apareceram em um dos mais importantes livros: o PRINCIPIA de Newton.

A 1a Lei de Newton

Até o início do século XVII, pensava-se que para se manter um corpo em movimento era necessária uma força atuando sobre ele.

Essa idéia foi totalmente revirada por Galileu, que afirmou: "Na ausência de uma força, um objeto continuará se movendo em linha reta e com velocidade

constante".

Galileu chamou de Inércia a tendência que os corpos apresentam de resistir à uma mudança em seu movimento.

Alguns anos mais tarde, Newton refinou a idéia de Galileu e a tornou sua primeira lei, também conhecida como Lei da Inércia:

"Todo corpo continua em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, a menos que uma força atue sobre ele".

Assim, se ele está em repouso continuará em repouso; se estiver em movimento, continuará se movendo em linha reta e com velocidade constante.

Veja alguns exemplos:

 

Quando a força acelera o cartão, a moeda cai no copo. Quando o cavalo freia subitamente, a pessoa é arremessada.

Veja o exemplo da pessoa cavalgando. Quando o cavalo pára subitamente, a pessoa que estava em movimento tende a continuar seu movimento, sendo lançada para frente. Este exemplo também ilustra a importância do uso do cinto de segurança em um automóvel. Seu corpo está solto dentro do automóvel, assim qualquer movimento brusco, como em uma batida, onde o automóvel irá parar subitamente, seu corpo será lançado, tendendo a continuar o movimento que possuía antes. O cinto é a maneira de prender seu corpo ao banco do carro.

Já no exemplo da esquerda, você coloca um pedaço de cartolina sobre um copo, e sobre a cartolina uma pequena moeda. Quando você dá um forte 'peteleco' na cartolina, pode ver que a moeda cai dentro do copo. Com o que foi aprendido, pode dizer por quê isso acontece?

2a Lei de Newton

A primeira lei explica o que acontece com um corpo quando a resultante (soma vetorial) de todas as forças externas que atuam sobre ele é zero: o corpo pode tanto permanecer em repouso quanto continuar movendo-se em linha reta com velocidade constante. A segunda lei explica o que acontece com um corpo quando aquela resultante não é zero.

Imagine que você está empurrando um caixa sobre uma superfície lisa (pode-se desprezar a influência de qualquer atrito). Quando você exerce uma certa força horizontal F, a caixa adquire uma aceleração a. Se você aplicar uma força 2 vezes maior, a aceleração da caixa também será 2 vezes maior e assim por diante. Ou seja,a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre ele.

Entretanto, a aceleração de um corpo também depende da sua massa. Imagine, como no exemplo anterior, que você aplica a mesma força F em um corpo com massa 2 vezes maior. A aceleração produzida será, então, a/2. Se a massa for triplicada, a mesma força aplicada irá produzir uma aceleração a/3. E assim por diante.

De acordo com esta observação, conclui-se que:

A aceleração de um objeto é inversamente proporcional à sua massa.

Essas observações formam a 2a Lei de Newton:

Veja as ilustrações abaixo:

 

1. A força da mão acelera a caixa

2. Duas vezes a força produz uma aceleração duas vezes maior

3. Duas vezes a força sobre uma massa duas vezes maior, produz a mesma aceleração original

 

1. A força da mão acelera a caixa

2. A mesma força sobre uma massa duas vezes maior, causa metade da aceleração

3. Sobre uma massa três vezes maior, causa um terço da aceleração original

Essa lei pode ser expressa matematicamente como: 

Quando a massa é dada em Kg e a aceleração, em m/s2, a unidade de força será kg.m/s2, chamada de Newton (N).

A 3a Lei de Newton

A terceira lei estabelece que, quando dois corpos interagem, a força que o corpo 1 exerce sobre o corpo 2 é igual e oposta à força que o corpo 2 exerce sobre o corpo 1: 

F₁₂ = - F₂₁

Repare que a expressão acima é vetorial. Ou seja o vetor F₁₂ é igual a menos o vetor F₂₁.

Esta lei é equivalente a dizer que as forças semrpe ocorrem em pares, ou que uma única força isolada não pode existir. Neste par de forças, uma é chamada de ação, e a outra, de reação.

A forças de ação e reação são iguais em intensidade (módulo) e direção, mas possuem sentidos opostos. E sempre atuam em corpos diferentes, assim nunca se anulam.

Como exemplo, imagine um corpo em queda livre. O peso (P = m × g) deste corpo é a força exercida pela Terra sobre ele. A reação à esta força é a força que o corpo exerce sobre a Terra, P' = - P. A força de reação, P', deve acelerar a Terra em direção ao corpo, assim como a força de ação, P, acelera o corpo em direção à Terra. Entretanto, como a Terra possui uma massa muito superior à do corpo, sua aceleração é muito inferior àquela do corpo (veja a 2a Lei).

Lei de Newton da Gravitação Universal

"dois corpos atraem um ao outro com forças iguais e opostas. A magnitude desta força é proporcional ao produto das duas massas dos corpos e é também proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os centros de massa dos dois corpos"

Leis de Newton do Movimento

Primeira Lei de Newton do movimento

"um corpo continua no seu estado de repouso (velocidade zero)

ou de movimento retilíneo uniforme (velocidade constante) a menos que seja

obrigado a mudá-lo pela ação de uma força externa."

Vemos, portanto, que esta lei se aplica apenas a corpos com velocidade constante, que pode até mesmo ser zero. Ela não é válida para corpos que estão sofrendo alguma forma de aceleração. Se não existissem as forças de atrito um corpo em movimento com velocidade constante permaneceria para sempre neste estado. A força externa aplicada é que irá alterar o seu estado de movimento.

Segunda Lei de Newton do Movimento

"se uma força de desequilibrio age sobre um corpo, a aceleração

produzida por ela é proporcional à força aplicada.

A constante de proporcionalidade é a massa inercial do corpo."

Terceira Lei de Newton do Movimento

"em um sistema onde não estão presentes forças externas,

toda força de ação é sempre oposta por uma reação igual e oposta."

1. Conceitos fundamentais

A dinâmica estuda a correlação entre os movimentos (efeitos) e as forças (causas que os produzem). O conceito geral de 'força' é o de agente físico, de características vetoriais, capaz de modificar a velocidade de um corpo (efeito dinâmico) ou produzir uma deformação no mesmo (efeito estático). Forças podem agir individualmente ou em conjunto; em conjunto caracterizam um 'sistema de forças' (veja detalhes em 2.3 - notas).

2. Princípios da Dinâmica

São proposições racionais compatíveis com a experimentação:

2.1. Primeira lei de movimento de Newton ou Princípio da Inércia 

 

"Ponto material livre da ação de forças (ponto isolado ou sujeito a sistema de forças de resultante nula) está em repouso ou realiza movimento retilíneo e uniforme em relação a um certo conjunto de sistemas de referência" ou, dito de outro modo, "Ponto isolado apresenta, num certo conjunto de sistemas de referência, aceleração vetorial nula (a = 0); o conjunto desses sistemas recebe o nome de sistema inercial de referência. V

2.2. Segunda lei de movimento de Newton ou Princípio da Proporcionalidade ou Lei de Força 

"Ponto material sujeito à ação de uma força F adquire aceleração a, de mesma direção e sentido que a força e módulo |a| proporcional à intensidade de F; o coeficiente de proporcionalidade é um escalar essencialmente positivo que 'mede' a inércia do ponto - sua massa -":

F = m.a.

 

Notas - A

(a) a massa é uma grandeza escalar

(b) a massa é sempre um escalar positivo

(c) a massa - como indicativo da inércia do ponto material - é o 'coeficiente de resistência da matéria' ao movimento ou à variação de movimento que se lhe quer comunicar

(d) a massa caracteriza a inércia de cada tipo de matéria e sua particular substância

(e) a massa de um sistema de pontos materiais (rígido ou não) é a soma das massas dos pontos que definem o sistema

(f) para pontos ou sistema de pontos materiais, todos constituídos da mesma substância, a massa aumenta com o aumento da 'quantidade de matéria'. Se 1 mol da substância A tem massa m, N moles dessa substância A terá massa N.m .

(g) em Mecânica Clássica, massa é grandeza constante em relação ao tempo, velocidade ou posição

(h) em Mecânica relativista, massa é função da velocidade, expressa por:

 

Notas - B

Conhecida a massa m do ponto e a sua lei de aceleração a(t) numa dada categoria de movimento, a lei de força F(t) obtém-se multiplicando o escalar m pelo vetor a(t);

lei de força = massa x lei de aceleração

F(t) = m x a(t)

Se o ponto material realiza simultaneamente várias categorias de movimento, a cada uma delas corresponde uma lei de força; para o sistema vale o:

2.3 - Princípio da ação independente das forças

"Quando sobre um ponto material agem simultaneamente

várias forças, cada uma atua de maneira independente das demais;

a aceleração vetorial adquirida pelo ponto é dada pela soma vetorial das acelerações que cada força produz isoladamente".

Nota - A força única que aplicada ao ponto determina a mesma aceleração imposta pelo sistema de forças denomina-se 'resultante do sistema' e, as forças que definem o sistema denominam-se, então, 'forças componentes'.

 

Princípio fundamental da Dinâmica 

"Para referenciais inerciais, onde a resultante das forças aplicadas ao ponto material é R, vale:

Rexternas = m.a

2.4 - Terceira lei de Newton ou 'lei da Ação e Reação' 

"Nos referenciais inerciais, quer a interação entre dois pontos materiais se dê 'à distância' (interação de campos) ou por contato, as forças que traduzem essas interações sempre comparecem aos pares".

Essas forças de cada par (indiferentemente denominadas 'ação', uma, e 'reação', a outra) agem simultaneamente, uma em cada ponto, têm mesma direção, têm mesma intensidade e seus sentidos são opostos; escreve-se, para o par: FA = - FB.

 

Nota

(a) "Força de ação à distância" é maneira cômoda de se traduzir a ação recíproca entre corpos não em contato. Na conceituação 'mais moderna', trata-se de uma 'ação local' determinada pela modificação do espaço pela presença de corpos.

(b) Recomendamos especial cuidado com a aplicação do 'princípio da ação e reação', principalmente quanto ao fato da "reação" ser igual á "ação", no sentido de movimento, aceleração, deformação etc.

3. Unidades de massa e de intensidade de força:

3.1 - Sistema C.G.S.

força	símbolo	massa	símbolo	aceleração	definição
dina	d	grama	g	cm/s2	d=g.cm/s2

3.2 - Sistema M.T.S.

força	símbolo	massa	símbolo	aceleração	definição
esteno	sth	tonelada	ton	m/s2	sth=ton.m/s2

3.3 - Sistema Internacional de Unidades

força	símbolo	massa	símbolo	aceleração	definição
newton	N	quilograma	kg	m/s2	N=kg.m/s2

3.4 - Sistema M.kgf.S - técnico

força	símbolo	massa	símbolo	aceleração	definição
quilograma- força	kgf	unidade técnica de massa	utm	m/s2	kgf=utm.m/s2

(*) o quilograma (kg) é definido mediante um padrão internacional (massa de um cilindro de platina iridiada, eqüilátero) depositado em Sèvres, Paris.

(**) o quilograma-força (kgf) é o peso do quilograma padrão num local onde a aceleração da gravidade é normal (g = gn = 9,806 65 m/s2)

3.5 - Relações 

1 g = 10-3 kg; 1 ton = 103 kg; 1N = 105 d; 1 sth = 103 N; 1 kgf = 9,806 65 N

4. Algumas categorias de movimento e suas leis de força

1a categoria 

Corpúsculo em queda livre (sob ação exclusiva da aceleração local)

2a categoria 

Corpúsculo vinculado a um plano inclinado isento de atrito; nessa categoria duas forças determinam seu movimento, a saber: seu peso e a reação normal de apoio por parte do vínculo.

3a categoria

Corpúsculo em movimento circular e uniforme.

4a categoria 

Corpúsculo em movimento circular e uniformemente variado.

5a categoria - corpo que se desloca no ar. Quando um corpo se desloca no ar, esse exerce uma força sobre aquele; é uma força resistente ao movimento, cuja intensidade, obtida empiricamente, é dada por: Rar=k.A.v2. A lei de força será:

Rar = resistência imposta pelo ar

k = constante que depende da forma do corpo

A = área da secção transversal (normal à v)

v = velocidade do corpo em relação ao ar.

Nota

Velocidade limite de queda no ar - em cada instante, para um corpo em queda vertical no ar, tem-se:

P - Rar=m.a

à medida que v aumenta, aumenta a intensidade da Rar, até que Rar = P e então a = 0; a velocidade passa a ser constante --- é a velocidade limite de queda (vL):

Para o caso de uma esfera no ar, para a velocidade limite de queda tem-se:

Para o caso de uma gota de um líquido no ar, vale a lei empírica de Stookes:

6a categoria - corpúsculo que realiza movimento harmônico simples (mhs).

 

Fonte: www.estudeeveja.blogspot.com