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Ciências da Natureza e suas Tecnologias ENEM - CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS 2 Divisão Os termos dígitos são divididos normalmente e os expoentes devem ser subtraídos. Assim como na mul- tiplicação, o resultado também é escrito com apenas 1 dígito diferente de 0 antes da vírgula. Por exemplo: (8,7 x 104) / (6,12 x 102) = (8,7 – 6,12) x 10(4-2) = 2,58 x 102 Potenciação O termo dígito deve ser elevado à potência nor- malmente, e o expoente de 10 deve ser multiplicado pela potência da expressão. (5,26 x 103)2 = 5,262 x 10(3 x 2)= 27,6 x 106 = 2,76 x 107 Radiciação Para obter a raiz de um número em notação científica, esse valor deve ser primeiro transformado em uma forma na qual seu expoente seja exatamen- te divisível pela raiz. Assim, para a raiz quadrada, por exemplo, o expoente de 10 deve ser divisível por 2. Deve-se calcular a raiz do termo dígito normalmente e dividir o expoente pela raiz: 6 x 103 Grandezas Grandezas físicas são aquelas grandezas que po- dem ser medidas, ou seja, que descrevem qualitativa- mente e quantitativamente as relações entre as pro- priedades observadas no estudo dos fenômenos físicos. Em Física, elas podem ser vetoriais ou escalares, como, por exemplo, o tempo, a massa de um cor- po, comprimento, velocidade, aceleração, força, e muitas outras. Grandeza escalar é aquela que pre- cisa somente de um valor numérico e uma unidade para determinar uma grandeza física, um exemplo é a massa de um corpo. Grandezas como massa, comprimento e tempo são exemplos de grandeza escalar. Já as grandezas vetoriais necessitam, para sua perfeita caracterização, de uma representação mais precisa. Assim sendo, elas necessitam, além do valor numérico, que mostra a intensidade, de uma representação espacial que determine a direção e o sentido. Aceleração, velocidade e força são exem- plos de grandezas vetoriais. Grandeza física é diferente de unidade física ou unidade de media. Por exemplo: o Porche 911 pode alcançar uma velocidade de 300 km/h. Nesse exem- plo em questão, a velocidade é a grandeza física e km/h (quilômetros por hora) é a unidade física. As grandezas vetoriais possuem uma representação es- pecial. Elas são representadas por um símbolo mate- mático denominado vetor. Nele se encontram três características sobre um corpo ou móvel, veja: Módulo: representa o valor numérico ou a intensi- dade da grandeza; Direção: É determinada pela reta suporte que sustenta o vetor Sentido: determinam a orientação da grandeza. Abaixo temos a representação de uma grandeza vetorial qualquer e as suas características, veja: Para representar um vetor pegamos uma letra qualquer e sobre ela colocamos uma seta, assim como mostra a figura abaixo: Existem duas maneiras de representação do mó- dulo de um vetor. Uma delas consiste em ter apenas a letra que representa o vetor, sem a seta em cima dele. A outra forma consiste na letra que representa o vetor, juntamente com a seta sobre ele, e entre os sinais matemáticos que representam o módulo. Referências KOTZ, John, TREICHEL, Paul, WEAVER, Gabriela. Química Geral e Reações Químicas. São Paulo: Cen- gage Learning, 2009. CALÇADA, Sérgio Caio, SAMPAIO, José Luiz. Física volume único. Atual: São Paulo, 2005. Cardoso, Mayara Lopes Ciências da Natureza e suas Tecnologias 3 ENEM - CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS Grandezas Escalares e Vetoriais A Física é lida com um amplo conjunto de grandezas. Dentro dessa gama enorme de grandezas existem algumas, cuja caracte- rização completa requer tão somente um número seguido de uma unidade de medida. Tais grandezas são chamadas grandezas escalares. Exemplos des- sas grandezas são a massa e a temperatura. Uma vez especificado que a massa é 1kg ou a temperatura é 32ºC, não precisamos de mais nada para caracteri- zá-las. Existem outras grandezas que requerem três atri- butos para a sua completa especificação como, por exemplo, a posição de um objeto. Não basta dizer que o objeto está a 200 metros. Se você disser que está a 200 metros existem muitas possíveis localiza- ções desse objeto (para cima, para baixo, para os lados, por exemplo). Dizer que um objeto está a 200 metros é necessário, porém não é suficiente. A dis- tância (200 metros) é o que denominamos, em Física, módulo da grandeza. Para localizar o objeto, é pre- ciso especificar também a direção e o sentido em que ele se encontra. Isto é, para encontrar alguém a 200 metros, precisamos abrir os dois braços indicando a direção e depois fechar um deles especificando o sentido. Na vida cotidiana, fazemos os dois passos ao mesmo tempo, economizando abrir os dois braços. Resumindo: Uma grandeza vetorial é tal que sua caracterização completa requer um conjunto de três atributos: o módulo, a direção e o sentido. Direção: é aquilo que existe de comum num feixe de retas paralelas. Sentido: podemos percorrer uma direção em dois sentidos. • O MOVIMENTO, O EQUILÍBRIO E A DESCOBERTA DE LEIS FÍSICAS – GRANDEZAS FUN- DAMENTAIS DA MECÂNICA: TEMPO, ESPAÇO, VELOCIDADE E ACELERAÇÃO. RELAÇÃO HIS- TÓRICA ENTRE FORÇA E MOVIMENTO. DESCRIÇÕES DO MOVIMENTO E SUA INTERPRE- TAÇÃO: QUANTIFICAÇÃO DO MOVIMENTO E SUA DESCRIÇÃO MATEMÁTICA E GRÁFICA. CASOS ESPECIAIS DE MOVIMENTOS E SUAS REGULARIDADES OBSERVÁVEIS. CONCEITO DE INÉRCIA. NOÇÃO DE SISTEMAS DE REFERÊNCIA INERCIAIS E NÃO INERCIAIS. NOÇÃO DINÂMICA DE MASSA E QUANTID DE DE MOVIMENTO (MOMENTO LINEAR). FORÇA E VARIAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO. LEIS DE NEWTON. CENTRO DE MASSA E A IDEIA DE PONTO MATERIAL. CONCEITO DE FORÇAS EXTERNAS E INTERNAS. LEI DA CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO (MOMENTO LINEAR) E TEOREMA DO IMPULSO. MOMENTO DE UMA FORÇA (TORQUE). CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO ESTÁTICO DE PONTO MATERIAL E DE CORPOS RÍGIDOS. FORÇA DE ATRITO, FORÇA PESO, FORÇA NORMAL DE CONTATO E TRAÇÃO. DIAGRAMAS DE FORÇAS. IDENTIFICAÇÃO DAS FOR- ÇAS QUE ATUAM NOS MOVIMENTOS CIRCULARES. NOÇÃO DE FORÇA CENTRÍPETA E SUA QUANTIFICAÇÃO. A HIDROSTÁTICA: ASPECTOS HISTÓRICOS E VARIÁVEIS RELEVANTES. EMPUXO. PRINCÍPIOS DE PASCAL, ARQUIMEDES E STEVIN: CONDIÇÕES DE FLUTUAÇÃO, RELAÇÃO ENTRE DIFERENÇA DE NÍVEL E PRESSÃO HIDROSTÁTICA. Ciências da Natureza e suas Tecnologias ENEM - CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS 4 sentido Portanto, para cada direção existem dois senti- dos. Além da posição, a velocidade, a aceleração e a força são, por exemplo, grandezas vetoriais rele- vantes na Mecânica. Através de atividades realizadas numa mesa de forças, identificaremos e determinaremos a equili- brante de um sistema de duas forças colineares ou não-colineares e calcular a resultante de duas forças utilizando método algébrico e geométrico. Compro- var o efeito de mudança de ângulo no módulo da força resultante. Forças são definidas como grande- zas vetoriais em Física. Com efeito, uma força tem módulo, direção e sentido e obedecem as leis de soma, subtração e multiplicação vetoriais da Álge- bra. Este é um conceito de extrema valia, pois co- mumente o movimento ou comportamento de um corpo pode ser estudado em função da somatória vetorial das forças atuantes sobre ele, e não de cada uma individualmente. Por outro lado, uma determi- nada força pode também ser decomposta em sub- vetores, segundo as regras da Álgebra, de modo a melhor analisar determinado comportamento. Advém da compreensão da força como uma grandeza vetorial a definição da Primeira Lei de Newton. Esta lei postula que: Considerando um corpo no qual não atue ne- nhuma força resultante, este corpo manterá seu es- tado de movimento: um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento, até que uma força atue sobre ele. Assim, pode-se de fato aplicar várias forças a um corpo, mas se a resultante veto- rial destas for nula, o corpo agirá como se nenhuma força estivesse sendo aplicada a ele. Este é o estado comum de “equilíbrio” da quase totalidade dos cor- pos no cotidiano, já que sempre há,na proximida- de da Terra, a força da gravidade ou peso atuando sobre todos os corpos. Um livro deitado sobre uma mesa está na verdade sofrendo a ação de pelo me- nos duas forças, que se equilibram ou anulam e dão- -lhe a aparência de estar parado. Os experimentos a seguir ajudarão a demonstrar o comportamento algébrico e geométrico de duas forças. A discussão, quando apropriado, far-se-á intercalada à descrição dos experimentos. Composição de Forças Colineares Figura 1: Mesa de Forças. Figura 2: Mesa de forças e suporte para dinamômetro. Procedimento e Discussão Determinou-se o peso F1 do um conjunto de mas- sa m formado por um gancho lastro mais duas mas- sas acopláveis. F1 = 1,154 N Uma roldana foi afixada na posição 0o da mesa de forças, e o conjunto de massa m, através do cor- dão, foi passado por ela e afixado no anel central. Ver Figura 3. Figura 3: Vista superior da mesa de forças. A fim de conferir equilíbrio ao sistema, uma segunda força Fe, denominada equilibrante, será aplicada segundo direção e sentido apropriados. A fim de obter tal façanha, prendeu-se o conjunto de suporte com o dinamômetro na ponta oposta da massa m, de modo que o anel central que prende os ganchos com fios ficasse centrado no pino existente no meio do disco de forças. Alinhou-se a altura do dinamômetro com a altura da mesa de forças, de 3 - CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas Tecnologia 505 pgs red Ciências da Natureza e suas Tecnologias O MOVIMENTO, O EQUILÍBRIO E A DESCOBERTA DE LEIS FÍSICAS | Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade e aceleração. Relação histórica entre força e movimento. Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica. Casos especiais de movimentos e suas regularidades observáveis. Conceito de inércia. Noção de sistemas de referência inerciais e não inerciais. Noção dinâmica de massa e quantidade de movimento (momento linear). Força e variação da quantidade de movimento. Leis de Newton. Centro de massa e a ideia de ponto material. Conceito de forças externas e internas. Lei da conservação da quantidade demovimento (momento linear) e teorema do impulso. Momento de uma força (torque).Condições de equilíbrio estático de ponto material e de corpos rígidos. Força de atrito,força peso, força normal de contato e tração. Diagramas de forças. Identificação das forças que atuam nos movimentos circulares. Noção de força centrípeta e sua quantificação. A hidrostática: aspectos históricos e variáveis relevantes. Empuxo. Princípios de Pascal,Arquimedes e Stevin: condições de flutuação, relação entre diferença de nível e pressão hidrostática