Trabalho física

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Física – Eletromagnetismo, Ótica e Termodinâmica
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OBJETIVO
Os fenômenos de reflexão e refração são associados à
luz. O primeiro diz respeito à parcela da luz incidindo em
uma superfície que separa dois meios, retornando ao meio
de origem. O segundo fenômeno refere-se à parcela que
passa para o segundo meio. A Figura 1 representa a
situação mencionada e ilustra que os dois fenômenos
ocorrem simultaneamente, tornando-se visível a parcela de
maior intensidade luminosa. O objetivo proposto aqui é
analisar, separadamente, cada fenômeno, principalmente a
refração da luz. Verificar que no caso da reflexão o raio
incidente retorna ao meio de origem (raio refletido),
respeitando o mesmo ângulo da incidência, sempre
medido em relação a uma reta normal à superfície (N).
Serão feitos alguns experimentos com um simulador os
efeitos da refração da luz.
Prática 1 - Refração da luz
Figura 1: Esquema ilustrativo dos 
fenômenos de reflexão e refração da luz.
METODOLOGIA
A simulação dos experimentos foram feitos pelo site de simulação PHET, e utilizando o simulação das ferramentas do “desvio da
luz”, observamos o seguinte:
- A formulação de valores para o ângulo de raio incidente no valor de 45 graus, o raio refratado é de 17 graus. No ambiente do raio 
incidente, que é ar, o seu índice de refração é 1, a finalidade dessa etapa da prática é encontrar o índice refração do ambiente de 
“Mistério A” utilizando a lei de Snell.
Site de simulação dos eventos:
https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html).
Prática 1 - Refração da luz
Figura 2 – Evento obtido pelo PHET
As simulações para os efeitos
exigidos foram visualizados no site de
simulação dos eventos abaixo.
Usa-se as ferramentas na figura 2 que
definem o ângulo de incidência,
comprimento de onda, e os ambientes
de reflexão e refração.
https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Cálculos
n1. sen45 = n2. sen17 (Lei de Snell)
1 . 0,707 = n2. 0,292
n2= 2,42 (índice de refração do ambiente “mistério A”
Utilizando o mesmo procedimentos,
P/angulo incidência 44 graus/angulo r.refratado de 30 graus.
Sabemos que : 1 . sen44 = n2.sen30, (ar=1)
Assim, o índice de refração do “mistério B” é 1,4.
Prática 1 - Refração da luz
Figura 2 – Imagem do simulador na primeira proposição 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Mudanças do comprimento de onda na simulação:
- Exemplo 1 - uma onda c/comprimento de 400 nm
- o c. de onda no “mistério A” será:
400/2,42 = 165,3 nm - Onda cor violeta 
Angulo de desvio = 45-17=28 graus
- Exemplo 2 - uma onda c/comprimento de 600 nm
- o c. da onda no “mistério A” será:
600/2,42 = 247,9 nm - Onda cor laranja 
Angulo de desvio = 45-17=28 graus
- Exemplo 3 - uma onda com comprimento de 700 nm
- o c. da onda no “mistério A” será:
700/2,42 = 289,25 nm - Onda cor vermelho
Angulo de desvio = 45-17=28 graus
Prática 1 - Refração da luz
Figura 3 – Imagem do simulador na segunda proposição
Obs.: - Vimos no simulador PHET que se a
velocidade da luz diminui, o comprimento de
onda aumenta e vice-versa. A frequência da luz
não se altera, entretanto, sua velocidade e
comprimento de onda variam de maneira
inversamente proporcional:
RESULTADOS DAS IMAGENS
Prática 1 - Refração da luz
Figura 4 - Onda cor violeta c/400 nm
Figura 5 - Onda cor laranja c/600 nm
Figura 6 - Onda cor vermelho c/700 nm
CONCLUSÕES
A prática da refração da luz utilizando o simulador propiciou ver a importância da lei de Snell-Descartes, ela relacionou
os ângulos formados entre os raios de luz e a reta normal com os índices de refração dos meios em análise.
Observou-se que as técnicas para medir índices de refração são especialmente atraentes na caracterização de
materiais. Isso se deve a dois fatores: em geral empregam métodos não destrutivos, e os resultados são alcançados. Em
técnicas óticas, o índice de refração tem importância primordial, por exemplo, no desenvolvimento de fibras óticas e
lentes, etc. Neste experimento, medimos com o simulador e através de fórmulas matemáticas calculamos os índices de
refração em diferentes materiais para um mesmo comprimento de onda da luz e para diferentes comprimentos de onda.
Prática 1 - Refração da luz
OBJETIVO
O objetivo dessa prática é fazer experimentos em um 
simulador, fazendo com que a parte teórica do aprendizado 
seja consolidada. Sabe-se que eletrizar um corpo significa 
torná-lo portador de carga elétrica líquida, seja positiva ou 
negativa, e é sinônimo de carregar o corpo. As maneiras 
mais comuns de se fazer isso são: atrito, contato ou 
indução. Partindo desse principio que cargas elétricas de 
mesmo sinal repelem-se e cargas elétricas de sinais 
contrários atraem-se, e daí ocorre a força de interação 
entre essas cargas, vemos também que essa interação 
depende do meio onde elas se encontram e é diretamente 
proporcional ao produto dos valores absolutos das cargas 
e inversamente proporcional ao quadrado da distância 
entre elas, então esse é o compromisso dessa prática.
Figura 1 – Cargas elétricas
Prática 2 – Interação 
Eletrostática
METODOLOGIA
A metodologia a ser empregada para confrontarmos os cálculo matemáticos, para conhecermos os valores, as interações, as
forças, e os potenciais envolvidos provenientes das posições da cargas elétricas, vamos utilizar o simulador PHET, e estudarmos
as amostras dos experimentos.
( https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-- light/latest/bending-light_pt_BR.html ).
A interação entre dois corpos portadores de cargas elétricas obedece à Terceira Lei de Newton (Princípio da ação e reação).
Sobre cada um dos dois corpos atua uma força que se deve a presença do outro, mas vamos a analisar primeiramente a carga
elétrica. Vejamos a proposta inicial do simulador, ou seja, duas cargas, uma positiva (vermelha) e outra negativa (azul), de forma
que sejam calculadas as quantidades de elétrons de cada uma, além disso, deve-se ser calculada a força de interação entre as
cargas, como também o valor do potencial elétrico no ponto amarelo marcado.
- Cálculo do número de elétrons ao ter a informação da carga em coulombs.
Então pela fórmula:
(Q = n.e)
+1.10^-9 coulombs = n . 1,6 . 10^-19
n = 10^-9/1,6.10^-19 --- 6,25 . 10^9 elétrons {Carga negativa (excesso de elétrons) e na Carga positiva (falta de elétrons)}.
Prática 2 – Interação 
Eletrostática
https://phet.colorado.edu/sims/html/bending--%20light/latest/bending-light_pt_BR.html
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Prática 2 – Interação 
Eletrostática
Força eletrostática entre duas cargas
F = K.Q1.Q2/d^2
9.10^9. 1.10^-9.1.10^-9/2^2 = 2,25.10^-9 Newtons
Campo resultante sobre uma carga de prova.
E = K.Q/d^2
Carga(+) (9.10^9 . 1.10^-9) / 1 = 9 newtons/coulomb
Carga(-) (9.10^9 . 1.10^-9) / 9 = 1 newtons/coulomb
Vetor Resultante do Campo elétrico no ponto amarelo
é 8 newtons/coulomb (vide figura ao lado)
Potencial elétrico na carga de prova.
Pela carga positiva:
V= K .(Q/D) --- V=9.10^9. (1.10^-9/1) --- V= 9,0 volts
Pela carga negativa:
V= K .(Q/D) --- V=9.10^9. (1.10^-9/3) --- V= -3,0 volts
Potencial elétrico total - Resposta : V= 6 volts
Figura 2 – Proposição das posições da s cargas.
CONCLUSÕES
Estudamos esta prática com ajuda fundamental do simulador, através de experimentos com a carga elétrica, 
estudamos a eletrização, campo elétrico, força interativa das cargas, e o potencial elétrico. 
1 - A carga elétrica é uma propriedade própria das partículas fundamentais da matéria, como prótons e elétrons, assim 
como a massa. Corpos eletricamente neutros apresentam a mesma quantidade de cargas elétricas positivas e negativas.
2 - A eletrização é todo processo capaz de gerar uma diferença entre o número de cargas positivas e negativas de um 
corpo. Quando um corpo apresenta o mesmo número de cargas positivas e negativas, dizemos que ele está neutro; se 
esses números forem diferentes, dizemos que eleestá eletrizado. Corpos com cargas elétricas de sinais iguais repelem-
se, e corpos cujas cargas elétricas possuem sinais contrários atraem-se."
3 - Campo Elétrico é uma grandeza física vetorial atribuída a cargas elétricas. Toda carga elétrica influencia o espaço 
ao seu redor por causa do seu campo elétrico. Podemos entender o campo elétrico, portanto, como a influência que as 
cargas elétricas exercem em seus arredores. 
4 - O potencial elétrico é uma grandeza física escalar representada totalmente por seu módulo e medida em Volts (V) 
no Sistema Internacional de Unidades. Essa grandeza mede a quantidade de energia fornecida por um campo elétrico 
para cada Coulomb de carga.
Prática 2 – Interação 
Eletrostática
OBJETIVO
A finalidade dessa prática consiste basicamente entender
como o circuito elétrico com seus componentes funcionam,
como por exemplo, o gerador, que é um elemento
essencial. Ele é a fonte da energia elétrica que se será
convertida nas outras formas de energia. Será utilizado
uma ferramenta simuladora (figura 1 ao lado) que monta o
circuito elétrico com valores pré-definidos. Compreender a
causa da intensidade da corrente elétrica, que não
depende apenas da voltagem, mas também da resistência
elétrica.
A Física, como ciência, está presente e se manifesta, a
todo o momento, em nossas vidas. Acredita-se, então, que
os conhecimentos que podem ser adquiridos através dos
circuitos elétricos, devem despertar o interesse e trazer a
satisfação da aprendizagem da matéria.
Prática 3 – Circuitos 
elétricos
Figura 1 – Todas as chaves abertas 
METODOLOGIA
Prática 3 – Circuitos elétricos
Figura 2 – Todas as chaves fechadas
O simulador (https://phet.colorado.edu)permite desenhar e
montar o circuito elétrico proposto pelo professor. Vimos a
passagem da corrente elétrica passando pelas resistências
(3 lâmpadas), podemos na ferramenta mudar os valores
das resistências, das correntes elétricas e das tensões
aplicadas. Observe o maior brilho da lâmpada de 6 ohms,
que está sendo atravessada pela maior corrente. Observe
os cálculos:
Cálculo do Req/Corrente das lâmpadas solicitadas
(considerar todas as chaves fechadas)
1/Req = 1/12 + 1/12 + 1/6 = 4/12 = 1/3 ohms Req = 3 ohms
Voltagem = Resistência x Corrente Elétrica 
12 = 3 x I , logo I = 4 ampéres
Lâmpadas de 12 ohms, o “I” circulante é calculado por V = 
12 volts, então pela lei de OHM,temos:
V= R x I --- 12 = 12 x I --- I = 1 ampére
Lâmpada de 6 ohms, temos : V =R x I 
12 = 6 x I, logo I = 2 ampéres
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Considerações sobre o circuito proposto
Primeira Consideração:
Observa-se que nas lâmpadas de 12 ohms a corrente é de valor menor que a corrente que passa na lâmpada de 6 ohms, mas as
três consomem a mesma tensão.
Segunda Consideração: O valor da resistência equivalente as três lâmpadas é 3 ohms, conforme calculo apresentado
anteriormente, bem menor que os valores das resistências das lâmpadas.
Terceira Consideração: - As chaves de ligação, no braço de cada lâmpada quando desligadas, não alteram as correntes de
passagem das outras, e cada lâmpada com a chave ligada permanece com o mesmo valor de corrente elétrica.
Quarta Consideração:
A intensidade da corrente elétrica não depende apenas da voltagem, mas também da resistência elétrica, conforme especificado
pela lei de OHM.
.
Prática 3 – Circuitos 
elétricos
CONCLUSÕES
Esta prática consolidou os estudos teóricos da funcionalidade dos circuitos elétricos.
O que é uma corrente elétrica? Chamamos de corrente elétrica ao movimento ordenado de portadores de carga elétrica. 
Neste caso, os portadores de carga elétrica são os elétrons livres nos condutores sólidos (metais) e os cátions e ânions, 
nos condutores eletrolíticos (soluções iônicas– líquidos). 
A causa e a fonte de voltagem em um circuito elétrico é o gerador. A intensidade da corrente elétrica não depende
apenas da voltagem, mas também da resistência elétrica que o condutor oferece à passagem de corrente elétrica.
Quando uma corrente elétrica passa por um condutor sólido, um número muito grande de elétrons livres se desloca
nesse condutor. Os elétrons livres colidem entre si e colidem também contra os átomos que formam o condutor. Devido a
essas colisões, os elétrons livres encontram uma certa dificuldade para se deslocar, existe uma resistência à passagem
de corrente elétrica.
Essa prática com a realização das funcionalidades “vivas” pelo simulador nas aplicações de alguns experimentos de
circuitos elétricos em comparação com os cálculos matemáticos foram coincidentes e satisfatórios com os resultados das
simulações obtidas.
Prática 3 – Circuitos 
elétricos