Física 2 - Ser protagonista

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Fí
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Física
2º ano
ensino 
médio 
Organizadora: 
edições sm
Obra coletiva concebida, 
desenvolvida e produzida 
por Edições SM.
editora responsável: 
Ana Paula Souza Nani
Adriana Benetti Marques Válio
Ana Fukui
Bassam Ferdinian
Madson de Melo Molina
Venê
SER_PROTAGONISTA_FIS_2_PNLD2018_CAPA_INSCRICAO.indd 1 5/19/16 8:14 AM
3a edição 
São Paulo
2016
Organizadora: 
Edições SM
Obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida por Edições SM.
Editora responsável: 
Ana Paula Souza Nani 
•	 Licenciada em Matemática pela Universidade de São Paulo (USP).
•	 Editora de livros didáticos.
Adriana Benetti Marques Válio
•	 Livre-docente pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP.
•	 Mestra em Astronomia pelo Instituto de Astronomia e Geofísica da USP.
•	 Doutora em Astronomia pela Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA.
•	 Bacharela em Física pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp-SP).
•	 Pesquisadora e professora universitária da rede particular de ensino.
Ana Fukui
•	 Mestra em Ciências - Ensino de Física pela USP.
•	 Licenciada em Física pela USP. 
•	 Atuou como professora de Física em escolas das redes pública e particular de ensino e em projetos 
de formação de professores.
•	 Pesquisadora em Comunicação da Ciência.
Bassam Ferdinian
•	 Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da USP.
•	 Licenciado em Ensino de Física pela Universidade Católica de Brasília (UCB).
•	 Professor de Física em escolas das redes pública e particular de ensino.
Madson de Melo Molina
•	 Graduado em Engenharia Elétrica pela Escola Politécnica da USP.
•	 Licenciado em Ensino de Física pela Universidade Católica de Brasília (UCB).
•	 Professor de Física em escolas da rede particular de ensino.
Venê
•	 Bacharel e Licenciado em Física pela Unicamp.
•	 Professor de Física em escolas das redes pública e particular de ensino e em curso pré-vestibular.
•	 Pesquisador em Ensino de Física e novas mídias em Educação.
•	 Autor de diversos materiais em divulgação científica e Ensino de Física.
Física
2 FÍSICA2º AnoEnSIno MédIo 
SP_FIS_2_PNLD2018_FRONTIS.indd 1 5/23/16 11:15 AM
Edições SM Ltda.
Rua Tenente Lycurgo Lopes da Cruz, 55
Água Branca 05036-120 São Paulo SP Brasil
Tel. 11 2111-7400
edicoessm@grupo-sm.com
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Válio, Adriana Benetti Marques
Ser protagonista : física, 2o ano : ensino médio /
Adriana Benetti Marques Válio ... [et al.] ;
organizadora Edições SM ; obra coletiva
concebida, desenvolvida e produzida por Edições
SM ; editora responsável Ana Paula Souza Nani. –
3. ed. – São Paulo : Edições SM, 2016. –
(Coleção ser protagonista)
Outros autores: Ana Fukui, Bassam Ferdinian,
Madson de Melo Molina, Venê
Suplementado pelo manual do professor.
Bibliografia.
ISBN 978-85-418-1359-4 (aluno)
ISBN 978-85-418-1360-0 (professor)
1. Física (Ensino médio) I. Válio, Adriana Benetti 
Marques. II. Fukui, Ana. III. Ferdinian, Bassam. 
IV. Molina, Madson de Melo. V. Venê. 
VI.Nani, Ana Paula Souza. VII. Série.
16-02554 CDD-530.07
Índices para catálogo sistemático:
1. Física : Ensino médio 530.07
3ª edição, 2016
 Ser protagonista – Física – 2
 © Edições SM Ltda. 
 Todos os direitos reservados
 Direção editorial Juliane Matsubara Barroso
 Gerência editorial Roberta Lombardi Martins
 Gerência de design e produção Marisa Iniesta Martin
 Edição executiva Ana Paula Souza Nani
 Edição: Andrezza Cacione, Danilo Yamaguti, Mateus Carneiro Ribeiro Alves, 
 Tomas Masatsugui Hirayama
 Assistência editorial: Laura Stephano
 Colaboração técnico-pedagógica: Marcia Maria de Moura
 Coordenação de controle editorial Flavia Casellato Cunha
 Suporte editorial: Alzira A. Bertholim Meana, Camila de Lima Cunha, Giselle Marangon, 
 Mônica Rocha, Talita Vieira, Silvana Siqueira, Fernanda D’Angelo
 Coordenação de revisão Cláudia Rodrigues do Espírito Santo 
 Preparação e revisão: Berenice Baeder, Eliana Vila Nova de Souza, 
 Fátima Valentina Cezare Pasculli, Helena Alves Costa, Izilda de Oliveira Pereira, 
 Lourdes Chaves Ferreira, Mauricio Tavares, Sandra Regina Fernandes, 
 Marco Aurélio Feltran (apoio de equipe)
 Coordenação de design Rafael Vianna Leal
 Apoio: Didier Dias de Moraes
 Design: Leika Yatsunami, Tiago Stéfano
 Coordenação de arte Ulisses Pires
 Edição executiva de arte: Melissa Steiner
 Edição de arte: Vitor Trevelin, Elizabeth Kamazuka Santos
 Diagramação: Selma Barbosa Celestino
 Coordenação de iconografia Josiane Laurentino
 Pesquisa iconográfica: Bianca Fanelli, Susan Eiko, Angelita Cardoso
 Tratamento de imagem: Marcelo Casaro
 Capa Didier Dias de Moraes, Rafael Vianna Leal
 Imagem da capa Ponsulak/Shutterstock.com/ID/BR
 Projeto gráfico cldt
 Editoração eletrônica Setup Bureau Editoração Eletrônica
 Ilustrações Setup Bureau Editoração Eletrônica. Hélio Senatore, Adilson Secco, AMj Studio, Luis Moura
 Fabricação Alexander Maeda
 Impressão 
SP_FIS2_LA_PNLD18_LA_INICIAIS_001A002.indd 2 5/23/16 9:00 AM
Apresentação
3
O progresso científico tem sido impressionante. Em 
um curto intervalo de tempo (considerando o surgimento 
do ser humano), fomos capazes de dominar diversos 
aspectos da natureza, descobrir novos fenômenos, construir 
instrumentos e propor invenções. Esse avanço se reflete em 
nossas vidas, tanto que hoje não se concebe o mundo sem a 
ciência. Muitas vezes, sem perceber, as pessoas utilizam no 
dia a dia invenções oriundas do conhecimento científico — 
por exemplo, geladeiras, micro-ondas e fogões elétricos (na 
conservação e preparo das refeições); aviões, carros e trens 
(para o transporte); videogames e aparelhos sonoros (para o 
lazer); aparelhos cirúrgicos e de diagnóstico médico, como o 
bisturi eletrônico e o ultrassom; televisão, telefone, internet 
e rádio (para as telecomunicações); cartões eletrônicos 
(usados em diversas transações comerciais).
Para compreender parte da complexidade do mundo 
contemporâneo e, assim, agir com autonomia e desenvoltura, 
é necessário que o ser humano entre em contato com 
o conhecimento científico. Neste livro, esse contato é 
intermediado pelo estudo da Física, uma das ciências 
responsáveis por grandes transformações na História recente. 
Articulando os conceitos mais importantes com a 
emoção e a beleza próprias desse segmento da ciência, 
esta coleção aborda a Física em sua relação com a 
tecnologia e o mundo natural, destacando-se sua 
contribuição à formação do pensamento moderno e os 
impactos sociais e ambientais associados às descobertas 
científico-tecnológicas.
Espera-se que este livro contribua para que o aluno 
participe de alguma maneira da atividade humana de descobrir 
e aprender sobre seu mundo, atitudes que estão na base da 
ciência. Por essa razão, aprender Física significa aprender a ser 
mais humano — este, o objetivo maior da coleção.
Equipe editorial
SP_FIS2_LA_PNLD18_LA_INICIAIS_003A005.indd 3 5/16/16 8:35 PM
A organização do livro
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Não escreva no livro.
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Velocidade das ondas sonoras
A velocidade das ondas sonoras depende das características do meio em 
que se propagam. 
Entre essas características, destacam-se o tipo de substância que compõe o 
meio e sua densidade. No caso do ar, por exemplo, à temperatura de 15°C, a 
velocidade do som é de aproximadamente 340 m/s.
À medida que a temperatura aumenta, a velocidade do som no ar também 
aumenta. Isso ocorre porque, de acordo com o modelo cinético-molecular dos 
gases, quanto maior a temperatura, maior a velocidade média das partículas. 
Assim, se as moléculas do ar tiverem maior velocidade média, colidirão mais ve-
zes umas com as outras, facilitando a propagação das ondas sonoras nesse meio.
As tabelas a seguir mostram diferenças no comportamento da velocidade das on-
das sonoras com base em três critérios: meios diversos; um único meio (o ar), mas 
em temperaturas variadas; um único meio (o ar), masem diferentes altitudes.
Velocidade (m/s) das ondas sonoras em diferentes meios (0 °C, 1 atm)
ar hélio (He) hidrogênio (H2) água borracha chumbo (Pb) aço
331 972 1 280 1 400 54 1 300 5 940
Velocidade (m/s) das ondas sonoras no ar em diferentes temperaturas (1 atm)
10 °C 5 °C 0 °C 5 °C 10 °C 15 °C 20 °C 25 °C 30 °C
325,4 328,4 331,4 334,4 337,4 340,4 343,4 346,4 349,4
Velocidade (m/s) das ondas sonoras no ar em diferentes altitudes (m)
0 (nível do mar) 1 600 m 3 200 m 4 700 m 9 300 m 13 900 m 16 500 m
343 335 329 323 304 295 295
Sensação sonora
Para os seres humanos, uma onda sonora qualquer só ganha significado 
quando é percebida pela orelha e interpretada pelo cérebro. O processo de 
captação e decodificação da onda sonora é denominado capacidade auditiva.
A figura a seguir ilustra a recepção das ondas sonoras na orelha humana e 
explica, de forma simplificada, como se dá o processo de captação dos sons 
pelas orelhas e sua interpretação no cérebro – parte do processo que permite 
compreender o que se ouve.
pavilhão 
auditivo
martelo
bigorna
estribo
cóclea
orelha externa orelha média orelha interna
Sons (ondas 
longitudinais 
se propagando 
no ar) atingem 
as orelhas 
humanas.
Recebidos pelo pavilhão auditivo, 
os sons são conduzidos pelo canal 
auditivo para a orelha média.
A membrana timpânica, ao ser sensibilizada pela 
pressão causada pelas ondas sonoras, aciona os 
ossículos (martelo, bigorna e estribo), que amplificam 
os sons mais tênues, levando-os à orelha interna.
Os sons 
recebidos na 
orelha interna 
são convertidos 
em impulsos 
elétricos. 
Coletados pelo 
nervo auditivo, 
os impulsos 
são levados 
ao cérebro, 
onde são 
interpretados.
1. Quando se está parado numa 
estação de trem ou metrô, é 
possível ouvir um zumbido es-
tridente trazido pelos trilhos 
quando o trem se aproxima da 
estação. No entanto o trem só é 
ouvido diretamente segundos 
depois que os zumbidos são 
percebidos. Como explicar es-
se fenômeno?
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Não escreva no livro.
Qualidades fisiológicas do som
O ser humano é capaz de identificar certas características dos sons que ou-
ve. Essas características, denominadas qualidades fisiológicas do som, são a 
altura, a intensidade e o timbre (que será estudado no tópico “Sons musicais” 
deste capítulo).
Altura do som
A comparação entre os sons de diferentes frequências permite que sejam 
classificados como sons de alta frequência, comumente denominados sons 
agudos, e sons de baixa frequência, geralmente chamados sons graves. Essa 
classificação é feita pela comparação entre as frequências de dois sons distin-
tos, de modo que aquele de maior frequência será o agudo, e aquele de menor 
frequência será o grave. Podemos definir assim a altura do som:
Altura é a qualidade do som referente à frequência das ondas sonoras.
Como é feita por comparação, a classificação da altura de um som é relati-
va, dependendo do som referencial que se adota. Por isso, não há um limite 
definido entre as duas classificações, som grave e som agudo.
Na linguagem cotidiana, também é comum o uso das expressões “som 
grosso”, para designar sons graves, e “som fino”, para designar sons agudos. 
Por exemplo, em relação à espécie humana, as vozes masculinas são conside-
radas “grossas” (predominância de sons graves), enquanto as vozes femininas 
são consideradas “finas” (predominância de sons agudos). Na linguagem mu-
sical, os tons graves recebem a denominação de baixos, enquanto os tons 
agudos são chamados de altos.
Os gráficos a seguir representam duas ondas sonoras se propagando em 
um meio, o ar, por exemplo. 
Gráfico representando um som baixo (grave)
Gráfico representando um som alto (agudo).
Os dois sons apresentam mesma amplitude mas diferentes frequências. 
Comparando as duas representações, podemos classificar o primeiro som co-
mo agudo e o segundo como grave.
Uma nota musical é caracterizada principalmente por sua altura, ou seja, 
por sua frequência. Quando se diz que um instrumento está emitindo notas 
diferentes, entende-se que ele está produzindo ondas sonoras de frequências 
diferentes. Veremos esse assunto com mais detalhes no tópico “Sons musi-
cais” deste capítulo.
A altura do som e os 
cantores líricos
No meio musical, é usual 
atribuir termos específicos aos 
cantores de acordo com a fre-
quência das notas que costu-
mam emitir. 
Observe a classificação para 
homens:
Baixo: voz grave.
Barítono: voz intermediária.
Tenor: voz aguda.
O tenor italiano Enrico Caruso 
(1873-1921), um dos maiores 
cantores líricos de todos os tempos. 
Foto, c. 1903.
E a classificação para mu-
lheres:
Contralto: voz grave.
Mezzosoprano ou meio-sopra-
no: voz intermediária.
Soprano: voz aguda.
A soprano estadunidense de 
ascendência grega Maria Callas 
(1923-1977), uma das maiores 
cantoras líricas da história. Foto de 
1956.
conceito em Questão
alta frequência
Amplitude
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baixa frequênciaAmplitude
Tempo
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Páginas de abertura
Apresentação dos conteúdos
Esta coleção organiza-se a partir de quatro pilares, cada qual com objetivo(s) próprio(s):
contextuAlizAção e 
interdisciPlinAridAde comPromisso visão críticA iniciAtivA
Relaciona o estudo dos 
conteúdos de Física a 
outras disciplinas, áreas do 
conhecimento e temas atuais, 
construindo, assim, uma 
visão ampla e integrada dos 
fenômenos estudados.
Temas e questionamentos que 
despertam a consciência da 
responsabilidade e incentivam 
a reflexão e o entendimento do 
mundo, para que você se torne 
um cidadão responsável.
Contribui para que você seja 
capaz de entender a realidade 
que o cerca e refletir sobre 
seu papel nessa realidade, 
desenvolvendo, dessa maneira, 
sua visão crítica.
Incentivar a atitude proativa 
diante de situações-problema, 
para que você tome decisões 
e tenha participação ativa em 
diversos contextos sociais.
As seções e os boxes que se propõem a trabalhar esses eixos estão indicados pelos ícones que os representam.
Abertura da unidade 
A partir de um pequeno texto e de uma imagem, 
você vai começar a refletir sobre o assunto da 
unidade e a se questionar sobre o que já sabe 
do assunto.
Abertura do capítulo
Uma imagem e perguntas introduzem e promovem 
a reflexão sobre o assunto específico do capítulo.
O conteúdo é apresentado de maneira 
organizada. Ilustrações, esquemas e 
fotografias facilitam a compreensão.
Pilares da coleção
capítulo
Não escreva no livro.
2
Debate inicial
•	 Escreva	um	texto	inspirado	na	fotomontagem	e	na	legenda	acima.	Pode	ser	uma	
redação,	um	poema,	a	letra	de	uma	música	ou	uma	história	em	quadrinhos.	
•	 A	temperatura	média	da	Terra	—	que	permite	a	vida	em	nosso	planeta	—	é	mantida	
pelo	calor	do	Sol.	Mas	esse	aquecimento	natural,	embora	constante,	não	aumenta	
indefinidamente	a	temperatura	do	planeta,	que	em	condições	normais	se	mantém	
relativamente	em	equilíbrio.	Como	você	imagina	que	esse	equilíbrio	ocorre?
•	 Constantemente,	a	mídia	(jornal,	rádio,	televisão, internet)	e	os	livros	didáticos	in-
formam	a	respeito	do	chamado	aquecimento	global,	fenômeno	que	estaria	ocor-
rendo	pelo	aumento	da	temperatura	média	do	planeta.	Se	a	Terra	tem	mecanismos	
que	permitem	manter	sua	temperatura	média,	o	que	vem	causando	esse	aqueci-
mento?	Que	 impactos	 são	esperados	no	clima	da	Terra	devido	ao	aquecimento	
global?
•	 O	que	é	possível	 fazer	para	que	o	equilíbrio	das	condições	climáticas	da	Terra	
seja	mantido?
Considere	as	respostas	obtidas	no	debate	e	responda	no	caderno.
1. Como	a	energia	do	Sol	aquece	o	planeta	Terra?	Explique	de	forma	sucinta.
2. Na	sua	opinião,	quais	fatores	causam	o	aquecimento	global?
Processos de transferência de calor
Os meiosde comunicação utilizam imagens como a desta fotomontagem para alertar sobre a responsabilidade 
humana no aumento da temperatura média da Terra, efeito conhecido como aquecimento global.
o que você 
vai estudar
Tipos		
de	processos	
de	transferência	de calor.	
Transferência		
de	calor		
por	condução.
Transferência		
de	calor		
por	convecção.
Transferência	
de	calor	por	
irradiação.
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 Vestibular e Enem Não escreva no livro.
1. (Enem) A adaptação dos integrantes da seleção 
brasileira de futebol à altitude de La Paz foi muito 
comentada em 1995, por ocasião de um torneio, 
como pode ser lido no texto abaixo. 
A seleção brasileira embarca hoje para La Paz, ca-
pital da Bolívia, situada a 3 700 metros de altitude, 
onde disputará o torneio Interamérica. A adaptação 
deverá ocorrer em um prazo de 10 dias, aproximada-
mente. O organismo humano, em altitudes elevadas, 
necessita desse tempo para se adaptar, evitando-se, 
assim, risco de um colapso circulatório.
Adaptado de revista Placar, fev. 1995.
A adaptação da equipe foi necessária principalmen-
te porque a atmosfera de La Paz, quando compara-
da à das cidades brasileiras, apresenta: 
a) menor pressão e menor concentração de oxi-
gênio.
b) maior pressão e maior quantidade de oxigênio.
c) maior pressão e maior concentração de gás car-
bônico.
d) menor pressão e maior temperatura.
e) maior pressão e menor temperatura.
2. (Enem) A energia térmica liberada em processos de 
fissão nuclear pode ser utilizada na geração de va-
por para produzir energia mecânica que, por sua 
vez, será convertida em energia elétrica. Abaixo 
está representado um esquema básico de uma usi-
na de energia nuclear. 
A partir do esquema são feitas as seguintes afir-
mações:
 I. A energia liberada na reação é usada para fer-
ver a água que, como vapor a alta pressão, acio-
na a turbina.
 II. A turbina, que adquire uma energia cinética de 
rotação, é acoplada mecanicamente ao gerador 
para produção de energia elétrica.
 III. A água depois de passar pela turbina é pré- 
-aquecida no condensador e bombeada de vol-
ta ao reator.
Dentre as afirmações acima, somente está(ão) 
correta(s):
a) I
b) II
c) III
d) I e II
e) II e III
3. (Enem) O esquema mostra um diagrama de bloco 
de uma estação geradora de eletricidade abasteci-
da por combustível fóssil.
Se fosse necessário melhorar o rendimento dessa 
usina, que forneceria eletricidade para abastecer 
uma cidade, qual das seguintes ações poderia re-
sultar em alguma economia de energia, sem afetar 
a capacidade de geração da usina?
a) Reduzir a quantidade de combustível fornecido à 
usina para ser queimado.
b) Reduzir o volume de água do lago que circula no 
condensador de vapor.
c) Reduzir o tamanho da bomba usada para devol-
ver a água líquida à caldeira.
d) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor con-
duzirem calor para o ambiente.
e) Usar o calor liberado com os gases pela chaminé 
para mover um outro gerador.
Hinrichs, R. A.; Kleinbach, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: 
Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado).
pilhas
nucleares
bomba de 
água
bomba de 
água
turbina
gerador
rio
condensador
vapor
água
vapor
turbina gerador
eletricidade
saída H2O quente
entrada H2O
fria
lago
bomba
condensador
caldeira
líquido
combustível
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gases da
combustão
H2O
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Boxes
Laboratório
Objetivo
Realizar uma montagem experimental para determinar 
a distância focal de uma lente e discutir a validade das 
aproximações utilizadas, utilizando materiais de custo 
acessível.
Material
 • lentes de vidro ou acrílico. Na falta de uma lente 
apropriada para experimentos ópticos, pode-se 
usar uma lente de óculos 
 • cartolina 
 • suportes para fixação da lente e do anteparo 
 • lâmpada de baixa potência, com suporte para fixação
 • cartão com seta recortada para cobrir a 
lâmpada e simular o objeto luminoso 
 • fita métrica ou régua
Procedimento
1. Com a cartolina, confeccio-
ne um cilindro que envolva 
a lâmpada e permita fixar o 
cartão com corte em forma 
de seta, simulando o obje-
to luminoso. Use uma folha 
de cartolina como anteparo 
para projeção. Posicione a 
fonte de luz (com o cartão 
com seta acoplado), a lente 
e o anteparo de modo que 
fiquem alinhados.
2. O aluno 1 realizará medidas para calcular a distância 
focal da lente usando o método de Gauss; o aluno 2 
realizará medidas visando calcular a distância focal 
pela equação de Bessel, explicada adiante.
Determinação da distância focal de uma lente 
Ilustração de como deve 
ficar o cartão com a seta 
recortada.
3. Para tanto, o aluno 1 deve deslocar a lâmpada e o an-
teparo até que se forme uma imagem nítida, e então 
medir as distâncias p (objeto-lente) e p’ (anteparo-
-lente). Repetir esse procedimento ao menos três ve-
zes e anotar os dados.
4. O aluno 2 deve movimentar apenas a lente, com as 
posições da lâmpada e do anteparo fixas. Há duas 
posições da lente para as quais uma imagem nítida 
se formará no cartão. Ao identificar cada uma, o alu-
no deve anotar a posição da lente e depois medir as 
distâncias a e e, conforme o esquema abaixo.
Depois do experimento
Interpretação dos resultados
1. O aluno 1 deve calcular a distância focal da lente 
usando a equação de Gauss, dada por 1 __ 
f
 5 1 __ p 1 
1 ___ p’ , 
em que p e p’ são, respectivamente, as posições do 
objeto (lâmpada) e da imagem. Discuta com seus co-
legas como focalizar a imagem da lâmpada no ante-
paro de cartolina. 
2. Em seguida, o aluno 2 deve obter a distância 
focal por meio da equação de Bessel, dada por 
f 5 1 ___ 4 ( a
2  e2 __________ a ) , em que a representa a distância en-
tre o objeto e a imagem e e representa a distância 
entre as duas posições da lente para as quais foram 
obtidas imagens nítidas.
1. Quais as principais dificuldades nas tomadas de medidas nos dois métodos?
2. Dos dois métodos, qual apresenta menor erro nas tomadas dessas medidas? Explique.
3. Os valores calculados pelos dois métodos são iguais? Qual a diferença percentual entre uma medida e outra?
4. Qual dos dois métodos é considerado mais confiável? Faça uma pesquisa e descubra. Discuta com seus 
colegas o resultado de sua pesquisa e o que torna um método mais confiável que o outro.
5. Uma aproximação utilizada na abordagem desse experimento é considerar a lente delgada, desprezando 
sua espessura. Pesquise sobre a abordagem utilizada quando a lente é espessa.
6. Pesquise sobre outros métodos experimentais de determinação da distância focal de uma lente. Elabore 
um cartaz com o resumo dessa pesquisa e divulgue-o para sua sala.
 quESTõES 
Para usar a equação 
de Bessel, devem-se 
medir as distâncias 
a e e ao lado. As 
posições 1 e 2 da 
lente são aquelas 
para as quais a 
imagem foi 
projetada com 
nitidez.a
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objeto
posição 1 posição 2
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247
SP_FIS2_PNLD18_LA_U4_C13_238A247 247 5/16/16 11:25 AM
 Ciência, tecnologia e sociedade
Não escreva no livro.
54
1. Explique o que está acontecendo com os glaciares, nas montanhas ao redor do mundo.
2. De que forma o aquecimento global atua no derretimento dos glaciares?
3. O texto afirma que o motivo do degelo é o aquecimento global. Reflita se isso está relacionado com 
equilíbrio térmico.
4. Faça uma pesquisa sobre o que está acontecendo com a calota polar do hemisfério Sul, ou Antártica.
5. Opine sobre a dificuldade dos pesquisadores em obter financiamento para pesquisas científicas dessa 
natureza, que não geram um retorno financeiro de curto prazo aos seus investidores.
 para disCutir 
D
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A
go
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i/G
et
ty
 Im
ag
es
por que cientistas querem 
enviar gelo paraa antártica?
Com o intuito de preservar, para pesquisas futuras, amostras de glaciares de mon-
tanha ameaçados pelo aquecimento global, cientistas estão planejando enviar um 
navio repleto de gelo para a Antártica.
O objetivo é manter ali, um dos locais mais frios da Terra, um novo depósito de 
exemplares dessas geleiras.[… ]
O novo depósito será construído em uma caverna de gelo na estação de pesquisa 
Concordia, uma base na Antártica operada em conjunto por cientistas italianos e 
franceses.
Armazenadas dentro de um fosso congelado, as amostras poderão simplesmente 
ficar guardadas em bolsas seladas a cerca de 10 metros abaixo da superfície, onde as 
temperaturas médias são da ordem de 50 ºC negativos.[…]
O gelo glacial se forma na terra e é composto por camadas de neve sobrepostas 
ao longo de milhares de anos. “Entre os cristais de neve, há bolhas de ar que fica-
ram presas. Essas bolhas contêm amostras atmosféricas de quando o gelo se for-
mou”, afirma o oceanógrafo polar Mark Brandon, da Open University, no 
Reino Unido. Por isso, as amostras permitirão aos cientistas viajar de volta no 
tempo. As bolhas vão mostrar como era o clima em diferentes períodos da 
história da Terra.
“Sabemos que, hoje, a taxa de dióxido de carbono ( CO 2 ) na atmosfera é mais 
alta do que nos últimos 3 milhões de anos”, explica Brandon. “O gelo contém 
um registro absolutamente único de nosso clima.” A coleta do gelo de glaciares 
permitirá que cientistas criem um modelo computacional para demonstrar como 
o clima mudou no passado e ter uma noção melhor das alterações que ocorrerão no 
futuro.[… ]
O gelo polar têm centenas de milhares de anos de idade, enquanto o gelo de 
montanha mais antigo foi encontrado há 18 mil anos, porque os glaciares 
de montanhas se encontram mais próximos de áreas mais habitadas, sendo uma 
fonte valiosa de informação para rastrear a origem de poluentes desde a Revo-
lução Industrial.
Comparar o gelo das montanhas com o dos polos permitirá aos cientistas deter-
minar quais mudanças climáticas foram geradas por influência humana e quais são 
alterações naturais.
No entanto, isso só ocorrerá se os dados coletados forem confiáveis.[… ]
O maior problema é, no entanto, o dinheiro necessário para a empreitada. Normal-
mente, as agências de pesquisa financiam projetos porque buscam retorno científico a 
curto prazo. Mas investir em missões caras para coletar o gelo pode não gerar resultados 
por décadas, o que torna a proposta menos atraente.
BBC Brasil, 31 maio 2015. Disponível em: <http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/05/150526_
antartica_gelo_rb>. Acesso em: 7 maio 2016.
Nos últimos anos a 
frequência de notícias do 
desprendimento de 
grossas camadas de gelo 
na Antártica vem 
aumentando muito. 
Antártica. Foto de 2016.
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Física tem história
182
Não escreva no livro.
Os adeptos da escola pitagórica estudaram as relações 
entre os comprimentos de cordas de uma lira e a frequên-
cia de vibração de suas cordas. Perceberam, então, que a 
frequência de vibração é inversamente proporcional ao 
comprimento das cordas, além de outras propriedades, 
como as relacionadas a seguir.
 • Ao dividir uma corda ao meio, percebeu-se que se produz 
um som harmônico similar àquele produzido pela corda 
inteira. Propôs-se, então, que uma oitava (diferença en-
tre duas notas iguais) esteja associada à fração 1 __ 2 .
 • As combinações de sons entre frações simples de uma 
oitava soam sempre agradáveis. Por exemplo, ao se en-
curtar uma corda para 2 __ 3 de seu comprimento, o som 
produzido formará um intervalo de uma quinta em re-
lação ao som original; ao se encurtar para 3 __ 4 , o som 
produzido se encurtará em um intervalo de uma quar-
ta do som original – e assim por diante.
 • A soma dos intervalos de uma quarta e de uma quinta 
é resultado da relação aritmética: 2 __ 3 ? 
3 __ 4 5 
6 ___ 12 5 
1 __ 2 , em 
que 2 __ 3 5 fração associada à quinta; 
3 __ 4 5 fração associa-
da à quarta; 1 __ 2 5 fração associada a uma oitava.
 • O tom pitagórico – frequência tida como referência por 
Pitágoras – era obtido encurtando-se a corda em uma 
fração de 8 __ 9 de seu comprimento inicial.
Pitágoras propôs a primeira escala musical do ocidente 
– a escala pitagórica, baseada nas relações entre quintas e 
quartas. Essa escala é chamada de ciclo de quintas e está 
na base da chamada escala diatônica de sete notas. No 
quadro a seguir, essa escala é relacionada aos nomes das 
notas conforme são conhecidas hoje.
Fatores multiplicativos de frequência
Dó Ré Mi Fá Sol Lá Si Dó
1 9 ___ 8 
81 ____ 64 
4 ___ 3 
3 __ 2 
27 ____ 16 
243 ______ 128 2
Mas, diante da riqueza de sons possíveis, a escala pitagó-
rica foi reformulada seguidas vezes, culminando com a cria-
ção da escala temperada. À época de sua criação, já haviam 
sido propostas 12 divisões da oitava. Por isso, a ideia foi di-
vidir uma oitava em 12 meios tons. Para tanto, era necessá-
rio propor um intervalo que, somado 12 vezes, resultasse 
na oitava, com um número que, multiplicado 12 vezes por 
ele mesmo, resultasse na fração 1 __ 2 (mantendo-se assim a 
proposição inicial de Pitágoras). Esse número é dXX 2 ou 2 
1 __ 2 . 
“Um certo Pitágoras, numa de suas viagens, passou por 
acaso numa oficina onde se batia numa bigorna com cinco 
martelos. Espantado pela agradável harmonia que eles 
produziam, o nosso filósofo aproximou-se e, pensando 
inicialmente que a qualidade do som e da harmonia estava 
nas diferentes mãos, trocou os martelos. Assim feito, cada 
martelo conservava o som que lhe era próprio. Após ter 
retirado um que era dissonante, pesou os outros e, coisa 
admirável, pela graça de Deus, o primeiro pesava doze, o 
segundo nove, o terceiro oito e o quarto seis de não sei 
qual unidade de peso.”
Essa história, muitas vezes tratada como lenda, está in-
serida no Micrologus, um tratado sobre música de Guido 
D’Arezzo (990-1050 – data imprecisa). O fato é que é in-
discutível a importância de Pitágoras no estudo sistemáti-
co da música ocidental utilizando a Matemática, desde a 
Antiguidade. Foi ele quem estabeleceu a primeira teoria 
matemática para a música. Devido a essas e outras inicia-
tivas, os pitagóricos são considerados por muitos estudio-
sos da Ciência (como Bernall) como os criadores da 
Física-Matemática.
As contribuições de Pitágoras para a Física do som
1. Com base apenas na leitura do texto e no que você aprendeu até aqui, como você definiria o que foi 
chamado de Física Matemática?
 Compreender e relacionar 
Foto de uma lira, 
instrumento de 
cordas conhecido 
desde a Antiguidade.
Fonte de pesquisa: rodrigues, J. F. A Matemática e a música. Disponível em: <http://www.educ.fc.ul.pt/icm/icm2000/icm34/index1.htm>. Acesso em: 21 abr. 2016.
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Não escreva no livro.
A seguir são dadas sugestões de leitura para ampliar seu conhecimento sobre temas desta unidade.
Leia
A ciência no cotidiano: como aproveitar a ciência nas atividades do dia a dia, de Len Fisher. 
São Paulo: JZE, 2004.
Obra que mostra de maneira muito bem-humorada como alguns conceitos físicos podem ser 
aplicados ao cotidiano, melhorando a vida das pessoas. Destaque especial para o fato de o autor 
brincar com a própria figura do cientista.
Das luzes ao sonho do doutor Frankenstein (séc. XVIII), de Marco Braga et al. 
Rio de Janeiro: JZE, 2005. v. 3 (Coleção Breve História da Ciência Moderna).
Parte da série Breve História da Ciência Moderna, que apresenta os caminhos do 
desenvolvimento do pensamento científico em diferentes contextos históricos, este volume 
aborda, entre outros temas, a Revolução Industrial e o surgimento da máquina a vapor, 
enfatizando o diálogoentre diferentes áreas do conhecimento. Inclui sugestões de leitura e 
indicações de manifestações artísticas (pinturas, filmes e livros) ilustrativas do período e das 
questões estudadas.
A Revolução Industrial, de Letícia Bicalho Canêdo. 23. ed. São Paulo: Atual, 2009 
(Coleção Discutindo a História).
A história da Revolução Industrial trata também dos primórdios da termodinâmica aplicada. 
As máquinas térmicas revolucionaram a estrutura socioe conômica do planeta, acelerando e 
barateando a produção de bens de consumo e de meios de transporte. Será que isso representou 
mesmo uma melhora na qualidade de vida das pessoas? Quais foram as fases dessa revolução 
e como elas se relacionam com as diferentes fontes de energia? A obra trabalha essas e outras 
questões ligadas ao tema.
Navegue
O caos e a ordem, de Adilson de Oliveira, Revista Ciência Hoje. Coluna Física sem mistério, 2006. 
O que é a entropia? Como esse conceito aparece na nossa vida cotidiana e no Universo? A 
degradação da energia é um processo importante dentro dos estudos da Física e o artigo 
aprofunda a reflexão sobre o tema, trabalhando mais um pouco sobre a segunda lei da 
termodinâmica. Disponível em: <http://linkte.me/o876t>. Acesso em: 8 abr. 2016.
 Para explorar 
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 Projeto 2
Física, Medicina e saúde
O que você vai fazer
Você e sua classe vão organizar um painel para apresentar os benefícios que os conhecimentos de 
Física Médica podem trazer à vida das pessoas. Para o evento, podem ser convidadas pessoas do 
entorno da escola.
A Física Médica trabalha com modelos, métodos e procedimentos técnicos específicos da Física 
que podem ajudar na prevenção, no diagnóstico e no tratamento de doenças, bem como no 
desenvolvimento de instrumentos médicos. Algumas de suas contribuições são amplamente 
difundidas, como as que estão apresentadas no tema de cada grupo.
Objetivo
 • Ampliar os conhecimentos da interface entre Física e Medicina.
Procedimento
1. Formação dos grupos temáticos
De acordo com a orientação do professor, a turma vai ser dividida em 5 grupos. Cada grupo vai 
pesquisar um tema, ajudar na organização do painel e preparar sua apresentação sobre o assunto.
Grupo 1
Luz visível e olho humano. Pesquisar os principais defeitos e doenças da visão; apresentar os possíveis 
tratamentos e instrumentos ópticos que podem corrigir esses problemas; se é possível preveni-los e como, 
etc. Um médico oftalmologista ou um físico especializado em óptica podem ser entrevistados ou convidados a 
participar da apresentação.
Grupo 2
Ultrassom. Pesquisar o que é; como funcionam os aparelhos de ultrassonografia; seus principais usos 
na Medicina; que cuidados se deve ter com o descarte e o manuseio de peças dessas máquinas (pode-se 
consultar a legislação sobre o tema, ver dicas de sites); principais cuidados para quem vai ser submetido ao 
exame e para os profissionais de saúde que lidam com o aparelho. Um profissional da saúde, um físico ou 
um médico podem ser entrevistados ou convidados a participar da apresentação.
Grupo 3
Raios X. Pesquisar o que são; sua presença na natureza; seus diversos usos na Medicina; os principais 
cuidados para quem vai ser submetido a um exame de raios X; os principais cuidados que os técnicos devem 
ter ao lidar com máquinas de raios X (pode-se consultar a legislação sobre o tema), etc. Um radiologista ou um 
físico especializado em radiação podem ser entrevistados ou convidados para participar da apresentação. 
Conhecimentos de Física a serem utilizados pelos grupos
O grupo 1 vai aplicar o que foi estudado em óptica geométrica: lentes, formação de imagens, 
distância focal, ponto remoto, ponto próximo (PP), refração, etc. 
Os grupos 2, 3, 4 e 5 vão aplicar o que foi estudado em ondas: frequência, comprimento, energia, 
intensidade, ressonância, etc.
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Cada grupo deve escolher um coordenador, que ficará responsável pela elaboração do cronograma 
das atividades de cada grupo. O cronograma deve prever o tempo de duração de cada etapa. Com ele, 
o coordenador gerencia e controla o andamento das tarefas, além de também participar delas. É 
igualmente importante ter um redator, que, além de ser responsável pela documentação das atividades, 
deve participar das demais atividades do grupo.
2. Organização do painel de apresentação
 • Marcar a data do evento.
 • Escolher o local e organizá-lo para as 
apresentações.
 • Divulgar o evento.
 • Elaborar e distribuir os convites. 
 • Providenciar infraestrutura (cadeiras, 
aparelhagem de som, recursos audiovisuais, etc.). 
 • Determinar a duração do evento e o tempo de 
apresentação de cada grupo. 
 • Escolher, com o professor, uma comissão para 
avaliar as apresentações. Para compor essa 
comissão podem-se convidar profissionais da 
área da saúde, professores de Biologia, líderes 
comunitários e pais ou responsáveis).
 • Registrar o evento por meio de fotografias, 
filmagens, publicações com os documentos 
produzidos, etc.
Apresentação
Para a apresentação, procure contemplar, sempre que possível, alguns dos itens destacados a seguir.
 • Faça uma breve introdução de como foi pensado o projeto.
 • Apresente algumas justificativas quanto à importância de cada tema pesquisado para a vida das 
pessoas.
 • Utilize, na apresentação oral, imagens, cartazes explicativos, vídeos, entre outros recursos. 
Avaliação da atividade
1. Avalie: a organização do trabalho, a divisão de tarefas, as estratégias adotadas; se o público 
compreendeu as informações transmitidas. 
Grupo 4
Ressonância magnética. Pesquisar o que é; como é produzida; quais são os seus principais usos na 
Medicina; os principais cuidados para quem vai ser submetido a esse exame; as precauções para quem lida 
diariamente com aparelhos de ressonância magnética. Um profissional da saúde pode ser entrevistado ou 
convidado a participar da apresentação.
Grupo 5
Radioterapia. Pesquisar o que é; quais são as principais radiações envolvidas; quais são os principais usos 
na Medicina; seus efeitos colaterais; os principais cuidados para quem vai se submeter a esse tratamento; 
as precauções para quem lida com o aparelho (pode-se consultar a legislação sobre o tema). Um médico 
oncologista, um radiologista ou um físico nuclear podem ser entrevistados ou convidados a participar da 
apresentação. 
Dicas de sites
Associação Brasileira de Física Médica. Disponível em:<http://linkte.me/dikbm>. 
Acesso em: 29 abr. 2016.
Instituto de Radioproteção e Dosimetria. Disponível em: <http://linkte.me/y8rd6>. 
Acesso em: 29 abr. 2016.
267
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Vestibular e Enem
Uma seleção de questões de 
vestibulares do país e do Enem para 
você se familiarizar com os exames 
de ingresso ao Ensino Superior.
Exercícios resolvidos
Apresenta a resolução de alguns 
exercícios com estratégias que 
podem servir como inspiração para a 
resolução dos Exercícios propostos. 
Exercícios propostos
Reúne exercícios com diferentes 
níveis de dificuldade e de aplicação 
dos conceitos estudados no capítulo. 
De volta para 
o começo
Promove a retomada do 
debate inicial da abertura 
do capítulo. 
Integre o 
aprendizado
Ao final de cada capítulo, 
há um conjunto de 
exercícios que integram os 
assuntos do capítulo.
Seções especiais
Atividades
Física tem história
Discute o contexto em que algumas das 
ideias científicas foram construídas e 
propõe questões que estimulam a discussão.
Para explorar
Indicações de livros, sites ou 
filmes para você continuar 
explorando o assunto.
Projeto
Dois projetos propõem a 
realização de atividades 
que envolvem a 
comunidade escolar em 
busca de um bem coletivo.
Laboratório
Experimentos que 
contribuem para 
entender o conteúdo 
estudado no capítulo.
Ciência, tecnologia e 
sociedade
Apresenta um texto com detalhes,pontos de contato entre a Física e 
outras disciplinas e outras áreas 
de conhecimento e questões 
que estimulam a reflexão e o 
posicionamento sobre assuntos 
relacionados ao tema do capítulo.
Não escreva no livro.
8. A figura a seguir apresenta um peixe nadando em 
um lago, seguido pelo olhar de um observador.
a) Descreva fisicamente o problema apresenta-
do.
b) O índice de refração do meio 2 é 1,00, e o índi-
ce de refração do meio 1 é 1,35. Calcule a ra-
zão entre d e D.
c) Interprete o resultado obtido no item b.
Resolução
a) O problema evidencia que, devido ao desvio 
dos raios de luz causado pela refração, o obser-
vador vê uma imagem virtual do peixe formada 
pelo prolongamento dos raios de luz, sem que 
seja percebido o desvio ao mudar de meio de 
propagação. Por causa disso o peixe parece es-
tar acima de onde realmente está.
b) Dados: n1 5 1,35; n2 5 1,00
Nesse caso pode ser escrita a equação:
 d ___ D 5 
nar ______ nágua 
Substituindo valores, temos:
 d ___ D 5 
1,00 _______ 1,35 ä 
d ___ D 5 0,74
Ou, ainda, d 5 0,74 D.
c) O resultado obtido indica que a distância da 
imagem à superfície é menor que a distância 
entre o objeto e a superfície, mostrando que 
a imagem formada está acima da posição do 
objeto. Esse resultado confirma uma regra ge-
ral quando se observam objetos imersos em 
água: eles parecem estar a uma profundidade 
menor do que realmente estão.
 eXeRcício Resolvido 
9. Uma piscina tem profundidade igual a 3 m. Um ob-
servador do lado de fora tem a sensação de que a 
piscina é mais rasa. A água com cloro tem índice de 
refração 1,40, e o ar tem índice de refração 1,00.
a) Desenhe a situação descrita.
b) Calcule a posição da imagem do fundo da pisci-
na vista pelo observador.
c) Explique como uma pessoa pode enganar-se a 
respeito de alguém poder permanecer em pé 
com a cabeça fora da água nessa piscina.
10. Um aluno desatento fez o seguinte desenho repre-
sentando um dioptro plano.
a) Aponte os erros na representação dos raios de 
luz da imagem.
b) Refaça o desenho representando corretamente 
os raios e a posição da imagem do peixe.
11. Observe a imagem a seguir.
a) Deduza qual era a posição da máquina fotográ-
fica ao tirar essa fotografia.
b) Explique por que a parte do corpo e do rosto 
abaixo do nariz parece desproporcional em re-
lação à parte da cabeça que está fora da água.
 eXeRcícios pRopostos 
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 Integre o aprendizado Não escreva no livro.
21. Quando um corpo recebe irradiação, a quantidade 
de energia absorvida está relacionada à cor desse 
corpo. Quanto mais escura, maior a absorção de 
calor, motivo pelo qual se aconselha o uso de rou-
pas escuras durante o inverno e de cores claras no 
verão. Mas os beduínos (nômades que vivem em 
desertos) usam roupas compridas e escuras. 
Explique como esse traje, sendo escuro, consegue 
minimizar os efeitos 
da radiação no deser-
to. Sugestão: lem-
bre-se das corren-
tes de convecção.
16. O sistema de aquecimento solar tem sido cada vez 
mais utilizado, na tentativa de reduzir o consumo 
de energia elétrica. O esquema a seguir ilustra o 
funcionamento de um sistema desse tipo.
O coletor de luz solar apresenta uma serpentina 
apoiada em uma superfície de cor preta. Através 
dessa serpentina, circula a água a ser aquecida. 
Todo o sistema é coberto por uma placa de vidro. 
Justifique a opção pelo vidro e pela cor preta nesse 
sistema de aquecimento de água.
17. A água, ao contrário da maioria das substâncias, so-
fre diminuição da densidade ao solidificar-se e flu-
tua sobre a parte líquida. Por isso, nos lagos de paí-
ses muito frios ocorre a formação de gelo somente 
na camada superior, enquanto abaixo dela a água 
permanece no estado líquido. Explique por que o 
lago não congela por inteiro.
18. Na Lua, a amplitude térmica é muito elevada. Um 
astronauta que esteja na face lunar voltada para o 
Sol encontra temperaturas acima de 100 °C, en-
quanto na face oposta, sem a incidência de raios 
solares, estaria a até 280 °C. Explique, fisicamen-
te, por que ocorre essa variação tão ampla.
19. Quando um corpo recebe radiação, nem sempre sua 
temperatura se eleva. Apresente uma possível explica-
ção para tal ocorrência.
20. Explique por que os pássaros eriçam suas penas em 
dias frios.
reservatório de 
água quente
caixa-d'água 
da residência
sistema auxiliar 
elétrico para 
quando o tempo 
estiver frio
coletor solar
água quente
água fria
1. Retome as respostas que você deu às questões propostas na abertura deste capítulo. Que alterações você 
faria naquelas respostas?
2. Explique como alguns equipamentos, tais como o balão de ar quente, a asa-delta e os planadores, atingem 
grandes alturas mesmo sem possuir motor.
3. Cite dois exemplos de aplicação da tecnologia de irradiação, explicando-os brevemente. 
 De volta para o começo 
Beduíno com traje 
típico em Israel. 
Foto de 2011.
22. Leia a tira.
Muito tem se falado sobre o aquecimento global. Há 
um seriíssimo debate envolvendo grupos de cien-
tistas com opiniões opostas. O primeiro afirma que 
a Terra está passando por uma elevação de tempe-
ratura média global, provocada pela ação humana, 
enquanto o outro defende que o fenômeno é natu-
ral. Qual é a sua opinião sobre o assunto? Que fato-
res você considerou para chegar à sua conclusão?
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O texto principal é complementado por boxes 
que promovem a reflexão, ampliam, retomam 
ou contextualizam o conteúdo
No final do livro, você terá acesso ao 
Glossário, que apresenta a explicação de 
termos de Física e o Apêndice que traz 
algumas informações adicionais, como 
a tabela com as unidades de medida do 
Sistema Internacional de Unidades (SI). 
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Não escreva no livro.
calor latente
As transições entre os estados sólido, líquido e gasoso requerem energia para 
a reorganização de átomos ou moléculas. A quantidade de calor necessária pa-
ra que um corpo sofra mudança de estado depende da massa do corpo e da 
substância da qual ele é composto. Para cada substância, é constante o valor 
da razão entre a quantidade de energia cedida pelo corpo ou dele retirada para so-
frer mudança de estado e sua massa. Esse valor é denominado calor latente (L):
Calor latente L é a quantidade de calor Q necessária por unidade de 
massa m para fazer uma substância mudar de estado.
L  
Q
 __ m 
No SI, a unidade de medida de calor latente é o joule por quilograma [J / kg ], 
mas a unidade de medida usada com mais frequência é a caloria por grama [cal/g].
Dizer que o calor latente de fusão (L 
F 
) de certa substância é 50 cal/g sig-
nifica que, para fundir 1 grama dessa substância, é necessário fornecer-lhe 
50 cal. Se um corpo composto dessa substância tem 500 g de massa, a quan-
tidade de calor necessária para fundi-lo é Q  500 g ? 50 cal/g  25 000 cal. 
Esse valor, porém, equivale apenas à mudança de estado, pois a energia para 
a substância chegar à temperatura de fusão deve ser calculada pela equação 
fundamental da calorimetria, usando-se o calor sensível.
A energia para fundir cada unidade de massa de uma substância é exata-
mente a mesma que se deve retirar dela para provocar sua solidificação. Logo, 
o calor latente de fusão (L 
F 
) é igual, em módulo, ao calor latente de solidi-
ficação (L 
S
). Por convenção, Q é positivo na fusão (o calor é fornecido ao cor-
po) e negativo na solidificação (o calor é retirado do corpo).
Veja o valor do calor latente de algumas substânciasao nível do mar:
Substância
Calor 
latente de 
fusão (cal/g)
Calor latente 
de vaporização 
(cal/g)
Calor latente 
de solidificação 
(cal/g)
Calor latente 
de liquefação 
(cal/g)
Calor fornecido à substância Calor retirado da substância
água LF  79,6 LV  539,2 LS  279,6 LL  2539,2
hélio LF  1,2 LV  5,0 LS  21,2 LL  25,0
nitrogênio LF  6,1 LV  48,0 LS  26,1 LL  248,0
No caso da água, o calor latente de fusão vale 79,6 cal/g, isto é, a cada 79,6 
calorias recebidas, 1 grama de gelo é derretido. Quando se retira da água líqui-
da a mesma quantidade de calor, 79,6 calorias, 1 grama de água se solidifica. 
Interpretação microscópica de calor latente
Nos sólidos, as partículas estão ordenadas formando uma estrutura rígida, 
em uma rede cristalina. A essa ordenação das partículas está associada uma 
energia potencial. Para fundir o sólido, essa configuração precisa ser alterada, 
ou seja, deve-se desfazer a rede cristalina fornecendo energia para as partícu-
las. O fornecimento de energia aumenta o espaço entre as partículas, desfa-
zendo seu ordenamento rígido (rede cristalina). Enquanto a configuração da 
ligação entre as partículas não é alterada, a temperatura não aumenta. Quan-
do todas as partículas podem se mover ligeiramente umas em relação às ou-
tras, está estabelecido o estado líquido.
A energia se conserva na transição de fase de uma substância, pois o calor 
fornecido (ou cedido) é convertido em energia cinética (agitação das moléculas) 
e/ou energia potencial (distribuição espacial das moléculas).
É possível verificar que a tem-
peratura de um sistema não va-
ria durante a mudança de estado. 
Para isso, misture alguns 
cubos de gelo a uma pequena 
quantidade de água. Quando o 
gelo começar a derreter, meça a 
temperatura do sistema.
Após o início da fusão do ge-
lo, a qualquer instante que se 
meça, a temperatura do sistema 
será a mesma, até que todo o 
gelo derreta.
 eXPeriMeNtO 
 
A tabela a seguir apresenta 
as temperaturas de fusão e va-
porização de algumas substân-
cias à pressão de 1 atm (pres-
são ao nível do mar). 
Substância Tfusão(°C)
Tvaporização
(°C)
hélio 2269,6 2268,9
nitrogênio 2210,0 2195,8
álcool etílico 2114 78
mercúrio 239 357
enxofre 119 444,6
chumbo 327,3 1 750
ácido 
etanoico 16,7 118
ferro 1 535 2 800
Relacione em seu caderno 
em que estado físico cada uma 
delas se encontra à temperatu-
ra ambiente de 25 °C.
cONceitO eM questãO
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Eco e reverberação
As orelhas humanas são capazes de interpretar dois sons como distintos se 
eles forem recebidos em intervalos de tempo superiores a 0,1 s. Se dois ou 
mais sons chegarem às orelhas em intervalos de tempo menores, serão perce-
bidos como um único som ou como continuação uns dos outros. Quanto me-
nor o intervalo de tempo entre os sons, maior a sensação de som único.
Essa característica das orelhas humanas, associada às reflexões das ondas 
sonoras mediante obstáculos, como paredes em um ambiente fechado, dá ori-
gem aos fenômenos do eco e da reverberação.
Eco
Quando uma pessoa grita, as ondas so-
noras produzidas por ela se propagam 
pelo ambiente em todas as direções. Al-
gumas dessas ondas retornam rapida-
mente às orelhas da pessoa, permitindo 
que ela ouça o próprio grito. Outra parce-
la das ondas pode encontrar obstáculos 
no ambiente e ser refletidas de modo que 
tenham um percurso maior, retornando 
depois que as primeiras à posição da pes-
soa. Essas ondas serão captadas após cer-
to intervalo de tempo a partir do instante 
em que foram emitidas. Se o intervalo for maior que 0,1 s, a pessoa interpre-
tará os dois sons (o emitido e o recebido) como distintos, percebendo-os se-
paradamente. Tem-se assim o fenômeno denominado eco.
Considerando a velocidade do som no ar como aproximadamente 340 m/s 
e o intervalo de tempo de 0,1 s (ida e volta) como o menor intervalo para uma 
pessoa ouvir o eco do próprio grito, podemos calcular a distância mínima en-
tre a pessoa e o obstáculo pela expressão da velocidade de um movimento:
v 5 Ds ___ 
Dt
 ä 340 5 
(2 ? dmín)
 ________ 0,1 ä dmín 5 17 m
Reverberação
Em ambientes parcial ou totalmente fechados, como uma sala, algumas ondas 
sonoras podem refletir menos vezes e outras ondas mais vezes. Por conseguinte, 
o ouvinte passa a receber diversas ondas sonoras, provenientes de diferentes re-
flexões. Isso confere ao som ouvido uma característica de “continuidade”: mes-
mo depois de cessada a emissão pela fonte, ainda é possível ouvir uma “conti-
nuação”, como se o som persistisse por alguns instantes no ambiente. 
Isso se deve ao atraso com que a pessoa ouve as últimas ondas sonoras, que 
ainda estão se refletindo nas paredes do ambiente. A esse fenômeno chama-
mos reverberação.
Em algumas situações, a reverberação controlada é desejável, principalmente em salas de 
espetáculo, e aulas ou outros ambientes. Fora de controle, porém, esse fenômeno pode gerar 
desconforto para os ouvintes.
A importância do pré-natal
A ultrassonografia – um tipo 
de diagnóstico por imagem – 
utiliza ondas sonoras com fre-
quências acima das audíveis 
pelo ouvido humano e fornece 
informações em tempo real da 
estrutura dos órgãos ou outras 
estruturas do corpo humano. 
Por meio de um sensor no pró-
prio aparelho de ultrassom, 
esses dados são registrados 
por um computador. No  caso 
da ultrassonografia do útero 
de uma mulher grávida, ao se 
propagarem no útero, as ondas 
refletem-se no bebê e, quando 
captadas, produzem uma foto-
grafia ou uma imagem em mo-
vimento em um monitor. Entre 
outros dados, o exame pode 
revelar o tamanho do bebê, 
sua posição e movimentos e, 
algumas vezes, até o sexo da 
criança.
O acompanhamento pré-na-
tal é essencial para garantir 
uma gestação saudável e um 
parto seguro e também para es-
clarecer as dúvidas das futuras 
mães. [...]
Portal Brasil. Disponível em: <http://
www.brasil.gov.br/sobre/saude/
maternidade/
gestacao/a-importancia-do-pre-natal>. 
Acesso em: 21 abr. 2016.
Em grupo com dois colegas:
1. Pesquise se no posto de saúde 
de sua região são realizados 
exames de ultrassom. Se a re-
gião não disponibiliza esse ti-
po de exame, procure saber on-
de ele pode ser feito.
2. Entreviste um médico do posto 
e pergunte como é feita a ul-
trassonografia.
3. Compare esse tipo de exame 
com outro exame comum em 
práticas médicas como raio X, 
ressonância, etc. listando se-
melhanças, diferenças e cuida-
dos devido à periculosidade do 
exame.
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Ação E CidAdAniA
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Qualidades fisiológicas do som
O ser humano é capaz de identificar certas características dos sons que ou-
ve. Essas características, denominadas qualidades fisiológicas do som, são a 
altura, a intensidade e o timbre (que será estudado no tópico “Sons musicais” 
deste capítulo).
Altura do som
A comparação entre os sons de diferentes frequências permite que sejam 
classificados como sons de alta frequência, comumente denominados sons 
agudos, e sons de baixa frequência, geralmente chamados sons graves. Essa 
classificação é feita pela comparação entre as frequências de dois sons distin-
tos, de modo que aquele de maior frequência será o agudo, e aquele de menor 
frequência será o grave. Podemos definir assim a altura do som:
Altura é a qualidade do som referente à frequência das ondas sonoras.
Como é feita por comparação, a classificação da altura de um som é relati-
va, dependendo do som referencial que se adota. Por isso, não há um limite 
definido entre as duas classificações, som grave e som agudo.
Na linguagem cotidiana, também é comum o uso das expressões “som 
grosso”, para designar sons graves, e “som fino”, para designar sons agudos. 
Por exemplo, em relação à espécie humana, as vozes masculinas são conside-
radas “grossas” (predominância de sons graves),enquanto as vozes femininas 
são consideradas “finas” (predominância de sons agudos). Na linguagem mu-
sical, os tons graves recebem a denominação de baixos, enquanto os tons 
agudos são chamados de altos.
Os gráficos a seguir representam duas ondas sonoras se propagando em 
um meio, o ar, por exemplo. 
Gráfico representando um som baixo (grave)
Gráfico representando um som alto (agudo).
Os dois sons apresentam mesma amplitude mas diferentes frequências. 
Comparando as duas representações, podemos classificar o primeiro som co-
mo agudo e o segundo como grave.
Uma nota musical é caracterizada principalmente por sua altura, ou seja, 
por sua frequência. Quando se diz que um instrumento está emitindo notas 
diferentes, entende-se que ele está produzindo ondas sonoras de frequências 
diferentes. Veremos esse assunto com mais detalhes no tópico “Sons musi-
cais” deste capítulo.
A altura do som e os 
cantores líricos
No meio musical, é usual 
atribuir termos específicos aos 
cantores de acordo com a fre-
quência das notas que costu-
mam emitir. 
Observe a classificação para 
homens:
Baixo: voz grave.
Barítono: voz intermediária.
Tenor: voz aguda.
O tenor italiano Enrico Caruso 
(1873-1921), um dos maiores 
cantores líricos de todos os tempos. 
Foto, c. 1903.
E a classificação para mu-
lheres:
Contralto: voz grave.
Mezzosoprano ou meio-sopra-
no: voz intermediária.
Soprano: voz aguda.
A soprano estadunidense de 
ascendência grega Maria Callas 
(1923-1977), uma das maiores 
cantoras líricas da história. Foto de 
1956.
conceito em Questão
alta frequência
Amplitude
Tempo
baixa frequênciaAmplitude
Tempo
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ocular
objetiva
foc
F’2F2
F1
F’1o1
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i1 /o2
Microscópio óptico composto
O microscópio composto é assim chamado por possuir dois conjuntos de 
lente, a ocular e a objetiva, como no telescópio refrator. 
Esse tipo de microscópio é usado para observar algo que está muito perto do 
observador, mas que, por suas diminutas dimensões, não é visível a olho nu. Por 
isso, a disposição das lentes nesse instrumento é diferente da do telescópio, pois 
os raios de luz captados não vêm do “infinito”, isto é, de distâncias colossais. 
O esquema abaixo mostra o caminho dos raios de luz em um microscópio 
desse tipo.
Esquema do funcionamento de um 
retroprojetor.
Como funciona o 
microscópio eletrônico?
[…] O telescópio refrator, 
também conhecido como lu-
neta, foi aperfeiçoado pelo as-
trônomo e físico Galileu Galilei 
no ano de 1610. O telescópio 
utilizado por Galileu era um 
instrumento de pequenas di-
mensões e constituído por 
uma objetiva cromática (ob-
jetiva formada por uma única 
lente convergente). Este tipo 
de objetiva apresenta um gra-
ve problema que é a aberração 
cromática. As diferentes cores 
que formam a luz branca são 
decompostas fazendo com que 
os diferentes componentes 
cromáticos interceptem o eixo 
óptico da objetiva em pontos 
diferentes. Assim um obser-
vador que utiliza este tipo de 
instrumento percebe algumas 
manchas coloridas em volta 
dos astros.
[…]
Atualmente temos outras 
objetivas mais complexas co-
mo as apocromáticas e asse-
miapocromáticas, ambas for- 
madas por três lentes. Encon-
tramos também diversos tipos 
de objetivas acromáticas e a 
objetiva tipo Clairaut é a mais 
utilizada em binóculos e teles-
cópios refratores destinados 
aos amadores.
Telecóspios. Disponível em: 
<http://www.telescopiosastronomicos.
com.br/refratores.html>. 
Acesso em: 5 mar. 2016.
1. Debata com seus colegas a res-
peito da seguinte questão: atu-
almente são gastas enormes 
somas de dinheiro na constru-
ção de telescópios (refletores 
em terra ou mesmo espaciais) 
cada vez maiores. Em que me-
dida você considera que tais 
gastos são justificáveis?
para debater
Esquema de 
microscópio óptico 
com duas lentes 
convergentes.
O pequeno objeto o
1 
emite raios de luz que chegam à objetiva do micros-
cópio. A primeira imagem i
1
 forma-se próxima à ocular. 
Quando os raios luminosos passam pela ocular, ocorre uma segunda refra-
ção e forma-se uma segunda imagem (i
2
), que será visualizada pelo observa-
dor, de tal maneira que a imagem i
1
 será, ao mesmo tempo, um segundo ob-
jeto (o
2
). A imagem final (i
2
) é invertida em relação ao objeto observado. O 
aumento do microscópio é calculado pela relação:
A 5 Aoc  Aob
Aqui, Aoc e Aob são os aumentos da ocular e da objetiva, respectivamente.
projetores ópticos
Em linhas gerais, a câmera fotográ-
fica e um projetor óptico têm funcio-
namento semelhante, mas invertido. 
A câmera fotográfica produz, para 
um objeto, uma imagem real e reduzi-
da, obtida por meio de uma lente 
convergente. O sistema de projeção 
cria, a partir de um objeto pequeno, 
uma imagem real e ampliada, proje-
tando-a em um anteparo. O esquema 
ao lado exemplifica um desses siste-
mas de projeção – o retroprojetor.
A luz proveniente da lâmpada é 
refletida por um espelho côncavo 
(primário) e condensada por uma 
lente (lente de Fresnel) que se locali-
za abaixo da bandeja de vidro onde 
se coloca a transparência (película 
em que há algum conteúdo impres-
so). Após atravessar a transparência, 
a luz passa por uma lente convergente, reflete-se em um espelho plano (secun-
dário) e projeta em uma tela a imagem ampliada do objeto inicial.
lâmpada
lente 
convergente
esp
elh
o s
ecu
ndá
rio
transparência
lente de
Fresnel
tela
espelho primário
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Velocidade das ondas sonoras
A velocidade das ondas sonoras depende das características do meio em 
que se propagam. 
Entre essas características, destacam-se o tipo de substância que compõe o 
meio e sua densidade. No caso do ar, por exemplo, à temperatura de 15°C, a 
velocidade do som é de aproximadamente 340 m/s.
À medida que a temperatura aumenta, a velocidade do som no ar também 
aumenta. Isso ocorre porque, de acordo com o modelo cinético-molecular dos 
gases, quanto maior a temperatura, maior a velocidade média das partículas. 
Assim, se as moléculas do ar tiverem maior velocidade média, colidirão mais ve-
zes umas com as outras, facilitando a propagação das ondas sonoras nesse meio.
As tabelas a seguir mostram diferenças no comportamento da velocidade das on-
das sonoras com base em três critérios: meios diversos; um único meio (o ar), mas 
em temperaturas variadas; um único meio (o ar), mas em diferentes altitudes.
Velocidade (m/s) das ondas sonoras em diferentes meios (0 °C, 1 atm)
ar hélio (He) hidrogênio (H2) água borracha chumbo (Pb) aço
331 972 1 280 1 400 54 1 300 5 940
Velocidade (m/s) das ondas sonoras no ar em diferentes temperaturas (1 atm)
10 °C 5 °C 0 °C 5 °C 10 °C 15 °C 20 °C 25 °C 30 °C
325,4 328,4 331,4 334,4 337,4 340,4 343,4 346,4 349,4
Velocidade (m/s) das ondas sonoras no ar em diferentes altitudes (m)
0 (nível do mar) 1 600 m 3 200 m 4 700 m 9 300 m 13 900 m 16 500 m
343 335 329 323 304 295 295
Sensação sonora
Para os seres humanos, uma onda sonora qualquer só ganha significado 
quando é percebida pela orelha e interpretada pelo cérebro. O processo de 
captação e decodificação da onda sonora é denominado capacidade auditiva.
A figura a seguir ilustra a recepção das ondas sonoras na orelha humana e 
explica, de forma simplificada, como se dá o processo de captação dos sons 
pelas orelhas e sua interpretação no cérebro – parte do processo que permite 
compreender o que se ouve.
pavilhão 
auditivo
martelo
bigorna
estribo
cóclea
orelha externa orelha média orelha interna
Sons (ondas 
longitudinais 
se propagando 
no ar) atingem 
as orelhas 
humanas.
Recebidospelo pavilhão auditivo, 
os sons são conduzidos pelo canal 
auditivo para a orelha média.
A membrana timpânica, ao ser sensibilizada pela 
pressão causada pelas ondas sonoras, aciona os 
ossículos (martelo, bigorna e estribo), que amplificam 
os sons mais tênues, levando-os à orelha interna.
Os sons 
recebidos na 
orelha interna 
são convertidos 
em impulsos 
elétricos. 
Coletados pelo 
nervo auditivo, 
os impulsos 
são levados 
ao cérebro, 
onde são 
interpretados.
1. Quando se está parado numa 
estação de trem ou metrô, é 
possível ouvir um zumbido es-
tridente trazido pelos trilhos 
quando o trem se aproxima da 
estação. No entanto o trem só é 
ouvido diretamente segundos 
depois que os zumbidos são 
percebidos. Como explicar es-
se fenômeno?
pArA refletir
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Imagem fora 
de escala.
Cores 
fantasia
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Não escreva no livro.
Se o estado de um gás é caracterizado por três variáveis, e cada uma delas 
é dada em função das outras duas, podemos estudar as transformações ter-
modinâmicas mantendo uma das variáveis constante e verificando como as 
outras duas se relacionam. Assim, teremos as seguintes transformações, que 
serão estudadas nas próximas páginas:
 • Transformação isotérmica: a temperatura permanece constante enquanto 
a pressão varia em função do volume.
 • Transformação isobárica: a pressão permanece constante enquanto a tem-
peratura varia em função do volume.
 • Transformação isovolumétrica: o volume permanece constante enquanto 
a pressão varia em função da temperatura.
Transformação isotérmica
Considerando que a massa do gás também permanece constante, as gran-
dezas físicas que variam em uma transformação isotérmica são o volume e a 
pressão.
Uma transformação isotérmica pode ser obtida variando-se lentamente o 
volume do gás. Nesse caso, o volume e a pressão variam, mas há tempo sufi-
ciente para que a temperatura do gás se mantenha em equilíbrio com a tem-
peratura do ambiente no qual se encontra.
Lei de Boyle-Mariotte
No final do século XVII, o físico e químico irlandês Robert Boyle (1627-
-1691) concluiu que, durante uma transformação termodinâmica, a pressão 
de um gás é inversamente proporcional ao volume. Alguns anos depois, o fí-
sico francês Edme Mariotte (1620-1684) enunciou a lei que rege as transfor-
mações isotérmicas, mais tarde chamada lei de Boyle-Mariotte, validando a 
descoberta de Boyle para transformações a temperatura constante. O enun-
ciado dessa lei afirma que:
Quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a variação da 
pressão ocorre de forma inversamente proporcional à mudança do vo-
lume; por exemplo, conforme a pressão diminui, o volume aumenta. 
Matematicamente, podemos escrever: p  V 5 constante
Como o produto da pressão pelo volume durante uma transformação iso-
térmica é constante, representando a pressão e o volume iniciais por p 1 e V1 e 
a pressão e o volume finais por p
2
 e V
2
, temos:
p
1 
 
 
V
1 
5
 
p
2 
 V
2
Outra maneira de expressar a relação entre pressão e volume durante uma 
transformação isotérmica é por meio do gráfico p 3 V, mostrado ao lado.
Inicialmente, o gás tem um volume V
1
 e está a uma pressão p
1
. Lentamen-
te, mantendo-se a temperatura constante, o volume desse gás aumenta para 
V
2
 e a pressão diminui para p
2
, de modo que o produto do volume pela pres-
são permanece constante. A curva do gráfico ao lado, denominada hipérbo-
le, é dada por p = k __ 
V
 , em que k é uma constante diferente de zero. Neste caso, 
por descrever uma transformação isotérmica, essa curva também é chamada 
de isoterma.
Observe que, para uma mesma quantidade de gás, quanto maior for a 
temperatura, maior será o produto pV e mais longe dos eixos ficará a curva 
isoterma.
Proporcionalidade
Duas grandezas podem ser 
direta ou inversamente propor-
cionais, de acordo com as se-
guintes definições (nas defini-
ções abaixo, a representa os 
valores da grandeza A, e b repre-
senta os valores da grandeza B):
1. Dizemos que duas grandezas A e 
B são diretamente proporcio-
nais quando, para a Þ 0, te-
mos b __ a 5 k, em que k é uma cons-
tante diferente de zero.
2. Dizemos que duas grandezas A e 
B são inversamente proporcio-
nais quando a  b 5 k, em que k é 
uma constante diferente de zero.
 reLeMBre a MaTeMÁTica 
V
p
V1 V2
p1
p2
isoterma
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 B
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Pêndulo simples
É chamado pêndulo simples todo sistema formado por um corpo preso a 
um fio (uma pedra na extremidade de um pedaço de barbante, por exemplo) 
e que pode oscilar livremente quando suspenso.
Considere um pêndulo simples em repouso (o sistema está na direção ver-
tical). Puxando o corpo para um dos lados e abandonando-o, o pêndulo pas-
sa a oscilar verticalmente em torno de sua posição central de equilíbrio. 
O movimento oscilatório do pêndulo se deve à atuação da força peso 
 ___
 
›
 P e 
da força de tração 
 ___
 
›
 T . Para compreender melhor a atuação dessas forças, de-
compomos a força peso em duas componentes: a tangencial ( 
 ___
 
›
 P t), que, como o 
nome indica, é tangente à trajetória, e a normal ( 
 ___
 
›
 P n), na mesma direção da tração, 
como se vê no quadro a seguir, que mostra três momentos do movimento.=
Situação A
Após ser solto de 
determinada altura, o 
pêndulo oscila 
para a direita. 
Situação B
O pêndulo passa 
pelo ponto 
mais baixo 
da trajetória.
Situação C
O pêndulo continua 
oscilando para a direita 
após passar pela posição 
de equilíbrio.
A componente tangencial 
da força peso ( 
 ____
 
›
 P t) tem a 
mesma direção e sentido 
da velocidade, e atua para 
levar o pêndulo à posição de 
equilíbrio. 
A componente tangencial 
da força peso ( 
 ____
 
›
 P t) é nula, e 
o corpo, por inércia, mantém 
o movimento para a direita. 
A velocidade atinge seu valor 
máximo. 
A componente tangencial 
da força peso ( 
 ____
 
›
 P t) atua 
no sentido contrário ao 
da velocidade, até que a 
amplitude máxima seja 
atingida, momento em que a 
velocidade é nula. 
Observando as figuras acima, é possível deduzir que a componente 
tangencial da força peso ( 
 ____
 
›
 P t) atua como força restauradora, de maneira seme-
lhante à força elástica no sistema massa-mola. Essa é uma das razões pelas 
quais também o movimento de um pêndulo é interpretado como um MHS. 
Tal interpretação, contudo, é válida apenas para pequenas oscilações, nas 
quais a trajetória do pêndulo é aproximadamente retilínea. E isso ocorre 
quando o ângulo de oscilação entre a direção do fio e a vertical é pequeno, 
menor que 5°.
Período de um pêndulo simples
Para um ângulo pequeno, o período T de um pêndulo simples pode ser 
calculado pela expressão:
T 5 2 ? p ? dXX º _ g 
em que g é a aceleração da gravidade e º é o comprimento do fio. 
Analisando a expressão, podemos chegar às seguintes conclusões:
 • O período de oscilação não depende da massa do pêndulo.
 • Quanto maior é o comprimento do pêndulo, maior é o período da oscilação.
 • Em lugares onde a aceleração da gravidade é alta, o período é pequeno.
Pn
Pt
T
P
T
P
Pn
Pt
T
P
1. Considere dois pêndulos, um 
de 1 kg e 2 metros de compri-
mento e outro de 2 kg e 1 me-
tro de comprimento. Se postos 
a oscilar na superfície da Lua, 
qual deles apresentará maior 
amplitude? Por quê?
conceito em questão
Galileu e o pêndulo simples
Ao observar a oscilação de um 
candelabro suspenso na catedral 
de Pisa (Itália), Galileu Galilei 
(1564-1642) verificou que o pe-
ríodo de oscilação não se altera-
va enquanto a amplitude do ba-
lanço do candelabro diminuía. 
Para comprovar essa obser-
vação, Galileu fez um pêndulo 
simples, com uma pedra amar-
rada à extremidade de um bar-
bante e colocou-o para oscilar. 
Considerando os batimentos de 
seu próprio pulso, Galileu com-
provou que, à medida que as os-
cilações tornavam-se mais cur-tas, o intervalo de tempo de 
cada oscilação (o período) per-
manecia o mesmo.
Experimentando objetos de 
diferentes massas presos a bar-
bantes de tamanhos variados, 
Galileu descobriu dois fatos 
fundamentais:
 • O período de oscilação depen-
de do comprimento do pêndu-
lo – quanto mais comprido for 
o fio, maior será o período de 
oscilação do pêndulo.
 • A massa do corpo não influi 
no período de oscilação. Por 
exemplo, um pêndulo de 2 kg 
tem exatamente o mesmo pe-
ríodo de oscilação que outro 
de 5 kg, desde que ambos te-
nham o mesmo comprimento 
e que seja desprezada a re-
sistência do ar.
Fundamentais para o estudo 
dos movimentos, essas desco-
bertas de Galileu são válidas 
apenas para oscilações de pe-
quena amplitude.
 fatos e Personagens 
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Sumário
6
 Unidade 1  Calorimetria 8
Capítulo 1 Temperatura e calor ....................................... 10
Conceitos básicos ......................................................... 11
Medidas de temperatura ....................................... 13
Integre o aprendizado ................................... 17
Física tem história: 
As primeiras medições de calor ............. 18
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Aplicações para o 
termômetro digital ............................................... 19
Capítulo 2 Processos de 
transferência de calor ................................. 20
Tipos de processos de 
transferência de calor ............................................... 21
Transferência de calor 
por condução ..................................................................... 22
Transferência de calor 
por convecção ................................................................... 25
Transferência de calor 
por irradiação .................................................................... 27
Integre o aprendizado .................................. 29
Física tem história: 
A relação entre a temperatura 
do Universo e a formação da 
matéria .............................................................................. 30
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Por que respeito os céticos do 
aquecimento global ............................................. 31
Laboratório: 
Termômetro de bulbo ........................................ 32
Capítulo 3 O calor e a variação 
de temperatura .........................................................33
Variação de temperatura ....................................... 34
Capacidade térmica .................................................... 34
Calor específico ............................................................... 35
O calor específico da água .................................. 37
Equilíbrio térmico e a 
variação de temperatura ....................................... 39
Integre o aprendizado ................................... 41
Ciência, tecnologia e sociedade: 
O calor específico e seu uso na 
conservação de alimentos ............................... 42
Laboratório: 
Construção de um calorímetro ................ 43
Capítulo 4 O calor e a mudança 
de estado ..........................................................................44
Os estados físicos da matéria .......................... 45
Calor latente ....................................................................... 46
Equilíbrio térmico e 
mudanças de estado .................................................. 48
Curvas de aquecimento e de 
resfriamento ....................................................................... 50
Integre o aprendizado ................................... 52
Física tem história: 
Em busca da era glacial .................................. 53
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Por que cientistas querem 
enviar gelo para a Antártica? ..................... 54
Laboratório: 
Medida das curvas de fusão e 
de solidificação do gelo .................................. 55
Capítulo 5 Dilatação ............................................................................56
Dilatação e contração térmica ........................ 57
Dilatação dos sólidos ................................................ 58
Dilatação dos líquidos ............................................. 62
Dilatação dos gases .................................................... 64
Integre o aprendizado ................................... 66
Física tem história: 
Latas para Napoleão .......................................... 67
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Dilatação nas grandes obras ..................... 68
Laboratório: 
Experimentos de dilatação ......................... 69
Vestibular e Enem ........................................................................................... 70
Para explorar ........................................................................................................ 71
 Unidade 2  Termodinâmica 72
Capítulo 6 Estudo dos gases ..................................................74
O que é um gás ................................................................. 75
Transformações termodinâmicas ................. 76
Equação de estado dos gases ideais ........ 81
Integre o aprendizado ................................... 85
Física tem história: 
A descoberta que mudou 
a humanidade ............................................................ 87
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Pressão atmosférica — 
o peso do ar ................................................................. 88
Laboratório: 
Constante universal dos gases (R) ...... 89
Capítulo 7 Leis da termodinâmica .................. 90
A termodinâmica e a 
Revolução Industrial .................................................. 91
A primeira lei da termodinâmica ................. 94
A segunda lei da termodinâmica .............. 104
Ciclo de Carnot ............................................................. 107
Entropia ............................................................................... 109
Máquinas térmicas ................................................... 111
Integre o aprendizado ............................... 115
Física tem história: 
A chegada da luz ................................................ 117
Laboratório: 
Entropia ....................................................................... 118
Vestibular e Enem ....................................................................................... 119
Para explorar .................................................................................................... 121
Projeto 1: Calor, meio ambiente 
e qualidade de vida ..................................................................................... 122
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7
 Unidade 3  Oscilações, 
ondas e acústica 124
Capítulo 8 Oscilações .....................................................................126
Movimento oscilatório 
e vibratório ...................................................................... 127
Movimento harmônico 
simples (MHS) ............................................................... 129
Pêndulo simples ......................................................... 135
Análise energética de 
um sistema massa-mola ..................................... 137
Movimento oscilatório amortecido ........ 139
Integre o aprendizado ............................... 141
Física tem história: 
A Terra gira! ............................................................. 142
Laboratório: 
Determinação de g por meio do 
período de um pêndulo simples ........ 143
Capítulo 9 Ondas .................................................................................. 144
Pulso e onda ................................................................... 145
Características das ondas ................................ 146
Representação de ondas 
bidimensionais ............................................................