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FÍSICA FÍSICA A ASSUNTO: CINEMÁTICA Cinemática Conceitos básicos O QUE É CINEMÁTICA Cinemática é a área da física que estuda o movimento dos corpos, descrevendo suas posições, velocidades e acelerações ao longo do tempo, sem se preocupar com as causas que estão gerando esse movimento. É uma parte fundamental da mecânica que busca entender e quantificar o movimento dos objetos. MOVIMENTO Diz-se que um corpo está em movimento em relação a um certo referencial, quando a sua posição varia com o decorrer do tempo. REFERENCIAL O estudo do movimento de um corpo requer a adoção de um determinado referencial. Um corpo pode estar em repouso em relação a um certo referencial e em movimento em relação a outro. REPOUSO Um corpo está em repouso em relação a um certo referencial, quando a sua posição permanece a mesma com o decorrer do tempo. TRAJETÓRIA Trajetória na cinemática é o caminho que um objeto segue ao se mover no espaço. É a linha que liga suas posições durante o movimento. PONTO MATERIAL Um ponto material na física é um objeto simplificado tratado como tendo massa, mas sem tamanho ou forma. É usado para analisar problemas de maneira simplificada DESLOCAMENTO ESCALAR É a diferença entre o espaço final (chegada) e o inicial (partida) ∆s = s2 – s1 Se ∆s > 0 ⇒ o móvel se deslocou a favor da orientação da trajetória. Se ∆s < 0 ⇒ o móvel se deslocou no sentido contrário ao da orientação da trajetória. Se ∆s = 0 ⇒ o móvel permaneceu em repouso ou retornou, no final, ao ponto de partida. DISTÂNCIA PERCORRIDA A distância percorrida por um móvel representa a soma dos módulos de todos os percursos por ele efetuados. Exemplo: Você começa na entrada do parque, caminha 2 quilômetros até uma lagoa, depois volta 1 quilômetro para trás e finalmente caminha mais 3 quilômetros até um mirante. A distância total percorrida é a soma das distâncias que você caminhou em cada trecho: 2 km + 1 km + 3 km = 6 quilômetros. Portanto, a distância percorrida durante toda a caminhada é de 6 quilômetros. VELOCIDADE ESCALAR MÉDIA A velocidade é a quantidade de distância percorrida por um objeto em um certo intervalo de tempo. TRANSFORMAÇÃO DAS UNIDADES S Stinal Sinicial) Um - Ifinal inicial) Aceleração escalar média INTRODUÇÃO Durante o movimento de um móvel, a velocidade escalar pode permanecer constante, aumentar ou diminuir. Quando o módulo da velocidade do móvel variar, ou seja, aumentar ou diminuir, associamos a essa variação uma grandeza física denominada aceleração escalar. DEFINIÇÃO Define-se aceleração escalar média (am) como a razão entre a variação da velocidade (Av) e o correspondente intervalo de tempo (At). FÓRMULA E UNIDADE A unidade m/s (SI) é a mais utilizada para a acelera-ção, porém existem outras, tais como: cm/s, km/h, etc. Portanto, como unidade de aceleração, serve qualquer unidade de comprimento dividida pelo quadrado da unidade de tempo. ACELERAÇÃO ESCALAR INSTANTÂNEA Durante o movimento de um móvel, como, por exemplo, um automóvel, sua velocidade ora aumenta, ora diminui, ora permanece constante, ora fica nula. Calcula-se então a aceleração escalar média desse mó-vel, num determinado intervalo de tempo. Calcula-se então a aceleração escalar média desse móvel, num determinado intervalo de tempo. A aceleração escalar instantânea corresponde à aceleração que o móvel possui em cada instante de movimento e recebe um sinal em função da orientação da trajetória. a > O =› a aceleração ocorre no mesmo sentido da orientação da trajetória; a < O =› a aceleração ocorre no sentido contrário ao da orientação da trajetória. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS 1. Movimento acelerado No movimento acelerado, num determinado instan- te, a aceleração escalar do móvel possui o mesmo sinal da sua velocidade escalar. Assim: v > 0 e a > 0 v< 0 e a < 0 2. Movimento retardado No movimento retardado, num determinado instan- te, a aceleração escalar do móvel possui sinal contrário ao da sua velocidade escalar. Assim: v > 0 e a < 0 ou v < 0 e a > 0 Nesse movimento, o módulo da velocidade escalar diminui com o decorrer do tempo. E E Movimento uniforme O QUE É? No movimento uniforme, a velocidade é constante e não há aceleração, tornando o deslocamento do objeto linear e previsível ao longo do tempo. FUNÇÃO HORÁRIA NO MOVIMENTO UNIFORME A função horária do movimento uniforme descreve a relação entre a posição x de um objeto em movimento uniforme, o tempo t e a sua velocidade v. Para um movimento uniforme, a função horária é dada por: S = So + vt S = posição final So = posição inicial V = velocidade T = tempo V> 0 ⇒ o móvel se movimenta a favor da orientação da trajetória ⇒ movimento progressivo. V < 0 ⇒ o móvel se movimenta contra a orientação da trajetória ⇒ movimento retrógrado. GRÁFICOS DO MOVIMENTO UNIFORME 1. DIAGRAMA: VELOCIDADE X TEMPO • com velocidade diferente de 0 v > 0 (positiva) =› movimento progressivo v < O (negativa) = movimento retrógrado 2. DIAGRAMA: ESPAÇO X TEMPO .v V T * D Movimento uniformemente Variado DEFINIÇÃO O Movimento Uniformemente Variado (MUV) é um tipo de movimento no qual um objeto se move com uma aceleração constante, ou seja, sua velocidade está mudando a uma taxa uniforme ao longo do tempo. Isso resulta em uma variação linear na velocidade do objeto. CARACTERÍSTICAS DO MUV • A aceleração é constante ao longo do tempo. • A velocidade aumenta ou diminui de maneira uniforme em intervalos iguais de tempo. • A posição do objeto varia de acordo com um padrão não-linear, pois a velocidade está mudando constantemente. FUNÇÃO HORÁRIA DA VELOCIDADE V = Vo + at a > 0 ⇒ a aceleração está no mesmo sentido da orientação da trajetória. a < 0 ⇒ a aceleração está no sentido contrário ao da orientação da trajetória. V > O e a > 0 ou v < 0 e a < 0 ⇒ movimento acelerado (velocidade aumenta) v > 0 e a < 0 ou v < 0 e a > 0 ⇒ movimento retardado (velocidade diminui) FUNÇÃO HORÁRIA DO ESPAÇO Essa é a função horária dos espaços no movimento uniformemente variado (MUV), onde: s -> espaço no instante t s0 -> espaço inicial, ou seja, no instante t0=0 v0 -> velocidade inicial, ou seja, no instante t0 = 0 a -> aceleração escalar do movimento EQUAÇÃO DE TORRICELI • Essa é a equação de Torricelli e deve ser aplicada no MUV para os casos em que a grandeza tempo não é envolvida. Lançamento vertical E queda livre QUEDA LIVRE • A queda livre é um tipo de movimento vertical no qual um objeto é deixado cair de uma certa altura, sob a influência exclusiva da gravidade. Durante a queda livre, o objeto está sujeito apenas à força do peso, que é a atração gravitacional em direção ao centro da Terra. A aceleração da gravidade, geralmente representada por "g", faz com que o objeto ganhe velocidade constantemente à medida que cai. A aceleração da gravidade média na superfície da Terra é de cerca de 9,81 m/s². Isso significa que a velocidade de queda de um objeto aumenta em 9,81 metros por segundo a cada segundo que passa, resultando em um aumento constante na velocidade durante o movimento de queda livre. FORMULAS PARA AJUDAR NA AGILIDADE LANÇAMENTO VERTICAL • Entende-se por lancamento vertical um corpo que se move na direção vertical e com velocidade inicial diferente de zero, como, por exemplo, um corpo lançado, a partir do solo, na vertical para cima. O movimento desse corpo é uniformemente retardado na subida e uniformemente acelerado na descida. ASSUNTO: TRABALHO, ENERGIA E POTÊNCIA Trabalho de uma força TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE O trabalho realizado por uma força constante é definido pelo produto do módulo do deslocamento vetorial (∆s) pela projeção dessa força na direção desse desloca-mento (Fx). UNIDADES NO SISTEMA INTERNACIONAL OBS: na equação do trabalho alfa é o angulo formado entre a força para qual se deseja calcular o trabalho e o deslocamento As grandezas físicas força e deslocamento são vetoriais, portanto suas medidas são efetuadas em módulo. Assim, o sinal do trabalho depende apenas do sinal do cos a TRABALHO MOTOR • O trabalho realizado por uma força é chamado de motor quando tiver sinal positivo. Nesse caso, a força fornece energia para o corpo se movimen-tar, ou seja, ela ajuda o movimento do corpo. • > 0 => cos a > 0 => 0° ≤ a < 90° TRABALHO RESISTENTE • O trabalho realizado por uma forca é chamado de resistente quando tiver sinal negativo. < 0=> cos a < 0 =› 90° < a ≤ 180° • Nesse caso, a força retira energia do corpo, ou seja, ela atrapalha o movimento desse corpo. TRABALHO NULO • O trabalho realizado por uma força é nulo quando ocorrer pelo menos uma das situações: F = 0 Deslocamento = 0 COs a = 0 ou 90 TRABALHO DE UMA FORÇA VARIÁVEL • Calculado pela área do gráfico da 6 · 3 D Casa 0 a0 Los0 TO 2x =0 * T=0 Energia cinética DEFINIÇÃO: A energia cinética é uma forma de energia associada ao movimento de um objeto. Ela depende da massa do objeto • Energia cinética é a modalidade de energia que um corpo apresenta sempre que se encontrar em movimento em relação a um determinado referencial. • Pode-se obter a energia cinética de um corpo, pela equação: E - energia cinética, cuja unidade no Sl é o joule (J) m -> massa do corpo, cuja unidade no Sl é (kg) v -› velocidade, cuja unidade no Sl é o m/s OBS: 1. A energia cinética de um corpo depende referencial escolhido. Por exemplo, suponha uma pessoa sentada no banco de um ônibus em movimento. Ela não possui energia cinética em relação ao ônibus, mas possui em relação à Terra. 2. Muitos autores definem energia cinética como sendo a energia atual, ou seja, ela não pode ser armazenada, manifestando-se somente quando há movimento. TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA • O trabalho da resultante das forças é igual à variação da energia cinética do corpo E SE O RESULTANTE DAS FORÇAS FOR VARIÁVEL? • Nesse caso, o trabalho pode ser obtido pela área do gráfico * - c = m.v2 ~ 2 Drea D Energia potencial INTRODUÇÃO Energia potencial é a modalidade de energia que um corpo pode armazenar. Se algumas condições forem satisfeitas, essa energia pode se manifestar e, então, haverá realização de trabalho Existem outros tipos de energia potencial, porém na Mecânica nos interessam a gravitacional e a elástica. FORÇAS CONSERVATIVAS • Força conservativa é toda força cujo trabalho independe da trajetória entre dois pontos. • As forças conservativas são três: a força peso, a força elástica e a força elétrica. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL • Energia potencial gravitacional é aquela que um corpo possui armazenada, quando se encontra a uma certa altura, em relação a um nível de referência. Epg = m.g.h E : energia potencial gravitacional (joule (J)) m -> massa do corpo (kg) g -> aceleração da gravidade (m/s2) h -› altura em relação ao nível de referência (m) ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA • Energia potencial elástica é a modalidade de energia que fica armazenada quando uma mola se encontra deformada. Ep -> energia potencial elástica, cuja unidade no Si é o joule (J) k -› constante elástica da mola, cuja unidade no SI é o N/m X -› deformação, cuja unidade no Sl é o m TRABALHO DE UMA FORÇA CONSERVATIVA • O trabalho de uma força conservativa é igual à diferença entre as energias potenciais inicial e final. Energia mecânica INTRODUÇÃO • Um corpo pode apresentar, num certo instante, as energias cinética e potencial. A soma dessas duas energias resulta na energia total, que é denominada energia mecânica. Matematicamente, pode-se escrever: • Em= Ec + Ep SISTEMA DE FORÇAS • Durante o movimento de um corpo, nele podem atuar diversas forças, como o peso, o atrito, a normal e outras. • Podemos agrupar essas forças em conservativas e não conservativas. • Forças conservativas: peso, elástica e elétrica. • Forças não conservativas: normal, atrito, resistência do ar, tração e outras. • Sabemos que o trabalho da resultante das forças aplicadas num corpo é igual à soma dos trabalhos de todas as forças que nele atuam. Podemos agrupar essas forças em conservativas e não conservativas ->trabalho das forcas conservativas; -› trabalho das forcas não conservativas. O trabalho das forças não conservativas é igual à variação da energia mecânica sofrida por um corpo. 3x yenc Conservação da energia mecânica TRABALHO - FORMAS DE CALCULAR T = F. S.COS T = A1 - A2 (ARÉA) T = SOMA DE TODOS OS TRABALHOS T = Ec T peso = mgh T força conservativa = - Ep TRABALHO DE UMA FORÇA NÃO CONSERVATIVA Tfnc = Emecanica Num sistema conservativo, a energia mecânica inicial é igual à energia mecânica finaL SISTEMAS CONSERVATIVOS X DISSIPATIVOS • Sistemas conservativos são aqueles em que a energia mecânica total (soma de energia cinética e potencial) se mantém constante ao longo do tempo. Isso significa que a energia é transferida entre a energia cinética e potencial, mas a quantidade total de energia permanece a mesma. Exemplos incluem um pêndulo ideal e um objeto em queda livre sem resistência do ar. • Por outro lado, sistemas dissipativos são aqueles nos quais a energia é gradualmente perdida para o ambiente devido a forças de atrito, resistência do ar ou outras formas de dissipação. Isso resulta em uma diminuição da energia mecânica total do sistema ao longo do tempo. Um exemplo é um pêndulo real, onde a energia é gradualmente perdida devido ao atrito do ar. Potência DEFINIÇÃO DE POTÊNCIA • A grandeza física potência relaciona o trabalho realizado por uma força e o correspondente intervalo de tempo para realizar tal operação. • Potência é uma grandeza física que mede a rapidez da realizacão de um determinado trabalho POTÊNCIA MÉDIA • A razão entre o trabalho realizado por uma força e o correspondente intervalo de tempo para realizá-lo define-se matematicamente como potência média (Pm). Como o trabalho de uma forca está associado a uma transformação de energia, podemos escrever: UNIDADES NO SI Unidades no SI: P —› W (watt) -> J (joule) -› s (segundo) OUTRAS UNIDADES DE POTÊNCIA 1 HP (horse power) = 746 W 1 CV (cavalo-vapor) = 735 W Pm = E 2 =+- 2.WE I ASSUNTO: MOVIMENTO CIRCULAR Movimento circular e uniforme VETOR VELOCIDADE • É a grandeza que esta associada a variação do vetor velocidade PAR DE EIXOS PADRÃO 1. Tangencial: eixo imaginário apoiado na velocidade • tangente a trajetória • Paralelo a velocidade 2. CENTRÍPETO: aponta para o centro da trajetória • Perpendicular a trajetória • Aponta para o centro ACELERAÇÃO TANGENCIAL • Variação do modulo de velocidade ACELERAÇÃO CENTRÍPETA • Variação da direção da velocidade TIPOS DE MOVIMENTO 1. Movimento retilíneo uniforme 2. Movimento retilíneo uniformemente variado 3. Movimento circular uniforme 4. Movimento uniformemente variado PERÍODO: tempo gasto para dar uma volta completa, inverso da frequência FREQUÊNCIA: numero de voltas por unidade de tempo 0 0 00 far=o at v2 ac =0 ⑧ D Ig ⑨ 8 ⑲ Ve --a) ⑧ ⑧.V3 * 0000 8 aT O(mudar) CTP 3 ac =0 (n muda direção ⑧ ⑧ ⑧ at =0 (não muda reloadadel ⑧ ⑧ 000 I ac o (muda direção, faz surva ⑧ ⑧ I a++8ar=0V ⑧ aco ⑧ WI ac =V2 R & =nide voltas - unidade Hz x80 ↓I H2 vom fil - * E :Go Movimento circular e uniforme II VELOCIDADE LINEAR/ESCALAR/TANGENCIAL • Está associada a rapidez com que o corpo se desloca VELOCIDADE ANGULAR • Está associada a rapidez que o corpo gira RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE LINEAR E ANGULAR VELOCIDADE DE ROTAÇÃO DA TERRA POLIAS LIGADAS POR UMA CORREIA R1.F1 = R2.F2 - Pa. id *Ri ⑧ ·V=d uma volta V=iR Q completa....... Ut ou ~=2TR. I W =D uma volta IN =Gπ It completa ..T'b SWJ:raols obs:180°:Tirad W =25. f - -8 T~GRW- ain X =W.R ----WEx = Wic= wapW ------ Vegt Vic> TCP=wRA ------ sq Resultante centrípeta • Estudaremos corpos fazendo curtas • Fazer curta não é um processo natural • Por inércia o natural é manter o movimento com as mesmas características • Fazer curta é uma situação forçada, ninguém faz curta espontaneamente, só faz curta com a aplicação de alguma força A tendencia natural seria seguir em linha reta, mas uma força é aplicado para que ele realize a curva Resultante centrípeta é resultado das forcas que passam pelo centro RESULTANTE CENTRÍPETA USANDO 2 LEI DE NEWTON O -RC =m.v2 R ⑧ * c · sao; 8 A Ex: DIAR=Ta -B(FR=P +T6 (a . CFR=To A DFFR= Pp- P P P * ID~ ⑧ i ASSUNTO: MOMENTO DE FORÇA Momento de forca CORPOS EXTENSOS: corpos que podem sofrer rotação MOMENTO DE FORÇA • Mede a tendencia de rotação de um corpo M =.d m= s.d D So E * Fy mis.d m=o - ! d ⑰ ! #* F * ex --- ------ d ↑ d ↑ d M=Fy.d Distância de ponto a reta d'=do ponto ate reta ASSUNTO: EQUILÍBRIO DE CORPOS EXTENSOS Equilíbrio de um corpo extenso *TranslaçãoI Equilibrio fR =0 .Rotação SMA =SMAH Etapas para resoluçãode questoes *Marcar as forças na barra ⑰2. Marcar as distâncias 3*. Escolher o melhor ponto eliminando forcas (incognitas) I 4. Determinar sentidos (horários e antiforarios 5.Calculo :EmH =EMPH 1111 * O ↑ 32I I 33 Das P A -2,5 AAD AH t ⑤ ⑭ 60 48 -B =1 2 - CMH =EMDH (pontoO Pb=61348.85 N Pb =G7 graos de feijão. ASSUNTO: IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO Impulso e quantidade de movimento GRANDEZA. TIPO. UNIDADE. F. CONSTANTE. F. VARIÁVEL. TEOREMA QUANTIDADE DE MOVIMENTO (Q) OU (P) Teorema do impulso • O chamado teorema do impulso, que enuncia que o impulso da resultante das forças que agem sobre um corpo é igual à variação da quantidade de movimento dele, foi demonstrado. • Para o uso adequado desse importante teorema da mecânica, é importante também lembrar de outras equações e propriedades: a) 2: lei de Newton: Fr = m • a b) Impulso de força constante: l; = F • At c) Impulso de força variável: deve ser calculado pela área do gráfico da força em função do tempo D) Quantidade de movimento Q= m.v So 34= Ecf-3x I= AD - A3 >** =m.v2 - miz/iroca no calor caun atasemte I 22e t SAR =R- - Riworât s-s-e IFR =MV,MVi ↳momentolineadade para parae mic R = m.~ -R =A - QO Sistemas isolados FORÇAS INTERNAS • Chamamos de forças internas aquelas trocadas entre os próprios corpos do sistema • Como as forças internas constituem pares de ação e reação, no sistema temos: FORÇAS EXTERNAS • Chamamos de forcas extemas anuelas em Que os corpos do sistema trocam com o restante do Universo. No sistema temos SISTEMA MECANICAMENTE ISOLADO - Um sistema de corpos é considerado mecanicamente isolado, quando o impulso total das forças externas for igual zero. • Num sistema mecanicamente isolado. o impulso total das forcas é nulo SITUAÇÕES QUE O IMPULSO É NULO A) não atua nenhuma força no sistema B) A soma vetorial externa é nula C) O modulo das forcas externas é desprezível, comparado ao modulo das forcas internas D) o tempo de atuação das forcas é desprezível CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO • Num sistema mecanicamente isolado, a quantidade de movimento se conserva (constante) • Usaremos: Qantes = Qdepois Sfit =0 5- =fs +fa ASSUNTO: COLISÕES Colisões TIPOS DE COLISÕES • Colisões na física envolvem interações entre objetos em movimento. Existem dois principais tipos de colisões: elásticas e inelásticas. • Colisões Elásticas: São aquelas em que a energia cinética total é conservada. Após a colisão, os objetos continuam em movimento, sem perda de energia. As velocidades relativas antes e após a colisão podem ser diferentes, mas a energia total permanece a mesma. Exemplos incluem bolas de bilhar colidindo. • Colisões Inelásticas: Nesse tipo de colisão, a energia cinética total não é conservada. Os objetos colidem e ficam unidos, perdendo parte da energia cinética original para formas de energia interna, como deformações. Exemplos são veículos colidindo e ficando engatados. COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO • O coeficiente de restituição (e) de um choque é obtido pela razão entre as velocidades de afastamento e aproximação. FÍSICA B Vetores Introdução ao estudo GRANDEZA ESCALAR X GRANDEZA VETORIAL • Grandeza escalar é aquela que fica perfeitamente definida por um valor mais uma unidade de medida. • Como exemplos de grandezas escalares, podemos citar: tempo, massa, comprimento e volume. • Grandeza vetorial é aquela que para ficar perfeitamente definida é necessário conhecer seu valor, sua unidade de medida e mais uma orientação. • Como exemplos de grandezas vetoriais, podemos citar velocidade, aceleração, força e deslocamento. VETOR • Vetor é um segmento de reta orientado que serve para representar uma grandeza vetorial. CARACTERÍSTICAS DE UM VETOR • Para se caracterizar uma grandeza vetorial, é necessário conhecer: 1. a intensidade (módulo mais a unidade de medida); 2. a direção 3. O sentido. INTENSIDADE • Intensidade de uma grandeza física é representada pelo comprimento do vetor acompanhado de sua unidade de medida. MODULO: 10 metros INTENSIDADE = 10 metros DIREÇÃO • A direção de um vetor é caracterizada pela sua reta suporte. SENTIDO • O sentido de um vetor fica caracterizado pela seta. som SISTEMA DE VETORES 1. Vetores iguais 2. Vetores opostos OBS: O sinal (menos) na frente do d não significa que ele é negativo, mas, sim, que seu sentido é contrário ao de c. SOMA VETORIAL - REGRA DO POLÍGONO A regra do polígono é um método gráfico para somar vetores em física. Ela envolve desenhar os vetores consecutivos como segmentos de linha em uma ordem específica, formando um polígono fechado. A soma do vetor resultante é representada pela diagonal que liga o ponto inicial ao ponto final desse polígono. Para usar a regra do polígono: Para usar a regra do polígono: 1. Escolha uma escala para representar as magnitudes dos vetores. 2. Desenhe um vetor a partir da origem de acordo com a escala e direção dada. 3. Desenhe o próximo vetor a partir do final do vetor anterior. 4. Repita até que todos os vetores tenham sido representados, formando um polígono. 5. Trace a diagonal que conecta a origem ao ponto final do polígono. 6. A diagonal representa o vetor resultante da soma dos vetores originais. REGRA DO PARALELOGRAMO • A regra do paralelogramo permite somar apenas dois vetores de cada vez, desde que eles não sejam paralelos entre si. Para aplicar essa regra basta, em primeiro lugar, colocar os dois vetores a serem somados com a origem no mesmo ponto • Prosseguindo, devem-se traçar duas retas, sendo, cada uma delas, paralela a um dos vetores e que passem pelas respectivas extremidades • O resultado obtido é uma figura geométrica plana denominada paralelogramo. Se os vetores a serem somados (a e b) fossem paralelos, não seria possível formar tal figura. É por isso que esse método aplica-se somente para vetores que não sejam paralelos. • O vetor resultante ou soma (s) é obtido unindo a origem dos vetores a e b com o ponto onde as paralelas se encontraram. Assim: Para representar a soma vetorial através de uma expressão matemática, pode-se escrever: s = a + b SOMA DE VETORES PERPENDICULARES ENTRE SI • Método pelo teorema de pitágoras Assim, podemos escrever: S = a + b S = a + b SOMA DE DOIS VETORES PARALELOS • Vetores paralelos entre si podem formar tanto ângulo (α) de 0° quanto de 180°. Para a =0 • Quando os dois vetores a serem somados possuírem a mesma direção e sentido, eles formarão entre si um ângulo de 0°. S = a + b Para a = 180 • Quando os dois vetores a serem somados possuírem a mesma direção, porém sentidos contrários, eles formarão entre si um ângulo de 180° S = I A - B I DECOMPOSIÇÃO DE VETORES • Em algumas situações será necessário dividir o vetor em duas componentes ortogonais (componentes perpendiculares entre si) para tornar o seu estudo mais fácil ⑤ 0 id Decompor um vetor em componentes ortogonais consiste em determinar duas componentes que somadas vetorialmente resultam no próprio vetor. A decomposição é uma operação contrária à soma vetorial de dois ve- tores perpendiculares entre si. Para determinar o modulo das componentes: Introdução ao estudo da dinâmica O QUE É DINAMICA? A dinâmica na física estuda as causas do movimento e como as forças afetam objetos em movimento. Ela envolve as leis de Newton e explora como as forças mudam a velocidade e direção dos objetos. CONCEITOS FUNDAMENTAIS 1. FORÇA: Uma força e o resultado da interação entre dois corpos. Sempre que existir interacão entre dois corpos. seja por contato ou por ação à distância, existirá uma força entre eles. Logo, um corpo não pode fazer forca sobre si mesmo. E importante lembrar que força e uma grandeza lisica velona, ou seja, para ficar completamente definida precisamos conhecer o seu módulo. direção e sentido. 2. ACELERAÇÃO: Forcas sao capazes de alterar o vetor velocidade ou seja. produzir uma aceleração. 3. EQUILÍBRIO: As forças também podem se equilibrar e manter os corpos em equilíbrio ou em MUV TIPOS DE FORÇA 1. FORÇA PESO: A força peso é a força exercida pela gravidade sobre um objeto com massa. Ela é a força que faz um objeto ser atraído em direção ao centro da Terra ou de qualquer outro corpo massivo. A força peso é uma das principais forças que atuam em um objeto e é responsável pela sensação de peso que experimentamos. P = m.g FORÇA NORMAL (N) : força normal é a força que uma superfície exerce perpendicularmente a um objeto em contato com ela. Ela mantém objetos apoiados e equilibrados. Por exemplo, quando você está de pé no chão, a força normal é o que evita que você afunde no chão. FORÇA DE TRAÇÃO OU TENSÃO (T): A força de tração é quando você puxa ou estica algo, como uma corda. É a força que mantém algo alongado quando está sendo puxado de ambos os lados. FORÇA DE ATRITO: A força de atrito é a resistência que uma superfície oferece ao movimento de um objeto que está em contato com ela. Ela surge devido à interação entre as moléculas das superfícies em contato. Existem dois tipos principais de força de atrito: • Atrito estático: Essa força atua quando um objeto está em repouso e tenta ser movido. Ela impede o início do movimento, exigindo uma força maior para superar essa resistência inicial. • Atrito cinético: Também conhecido como atrito de deslizamento, essa força age quando um objeto está em movimento em relação a uma superfície. Ela atua na direção oposta ao movimento e tenta retardar o objeto. FORÇA ELÁSTICA: força que surge quando uma mola é deformada. Essa forca é proporcional à deformação da mola, ou seja, quanto mais deformada maior sera o valor da força elástica. A relação entre a força elástica e a deformação é dada pela Lei de Hooke F = K.x LEIS DE NEWTON LEIS DE NEWTON 1. Primeira Lei (Lei da Inércia): Um objeto permanece em repouso ou em movimento uniforme em linha reta, a menos que uma força externa atue sobre ele. 2. Segunda Lei (Lei da Força e Aceleração): A força aplicada em um objeto é diretamente proporcional à sua massa e à aceleração resultante. FR= m. a 3. Terceira Lei (Lei da Ação e Reação): Para toda ação, há uma reação igual e oposta. As forças são pares de interação que atuam em dois objetos diferentes. ASSUNTO: LEIS DE NEWTON Primeira lei de Newton E polias INÉRCIA - DEFINIÇÃO • Corpos em repouso tendem a permanecer em repouso e aqueles que estão em movimento tendem a permanecer em movimento retilíneo e uniforme. Esta é uma característica inerente a qualquer objeto que possuir massa e, quanto maior a massa, maior será a inércia. Em outras palavras, podemos dizer que inércia e massa são grandezas associadas. Há manuais de Física que definem massa como a medida da inércia. REFERENCIAL INERCIAL • Referencial inercial é aquele que não possui aceleração, podendo estar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. PRIMEIRA LEI DE NEWTON. • Toda partícula mantém seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta (MRU), a menos que seja forçado a mudar aquele estado devido à ação de uma força resultante não nula. EQUILÍBRIO • O termo equilíbrio, em Mecânica, indica que a força resultante sobre determinado objeto é nula. POLIAS (ROLDANAS) • As polias ou roldanas são dispo- sitivos mecânicos que servem para alterar a direção e o sentido da força de tração. Dependendo da maneira como as polias estão ligadas, elas podem facilitar a realização de uma tarefa, tornando-a mais cômoda. Elas podem ser fixas ou móveis. POLIA FIXA • Pode-se utilizar uma polia fixa para suspender um corpo. A função de uma polia fixa é apenas a de al- terar a direção e o sentido da força de tração. POLIA MÓVEL • A polia móvel facilita a realização de uma tarefa, como, por exemplo, a de puxar um corpo. Nesse sistema, a força aplicada pelo operador é menor (metade) do que a força aplicada no corpo. +2 +1+1 =T2 Segunda lei de Newton E plano inclinado sem atrito A equação que expressa a segunda lei de Newton: I. Força resultante não nula, ou seja, diferente de zero, provoca aceleração (variação na velocidade). II. Observando a estrutura matemática da equação, pelo fato de as grandezas força resultante (FR) e aceleração ( a ) serem vetoriais e massa (m) ser escalar e positiva, conclui-se que a força resultante e a aceleração sempre terão a mesma direção e sentido. III. Ainda, analisando a estrutura matemática da 2a. Lei de Newton, também é possível concluir que as grandezas força resultante e aceleração são diretamente proporcionais para uma mesma massa. Isso implica que, se a força resultante for constante e diferente de zero, a aceleração será constante e diferente de zero, o que caracteriza um movimento uniformemente variado. Se a força resultante aumentar, a aceleração aumentará na mesma proporção e, se a força resultante diminuir, a aceleração diminuirá na mesma proporção. Ou ainda, se a força resultante for nula, a aceleração também será nula. IV. Quando resultantes de mesmo módulo atuam em corpos de massas diferentes, quanto maior a massa, menor será a aceleração adquirida e, quanto menor a massa, maior será a aceleração adquirida. Em outras palavras, desde que o módulo da resultante seja constante, as grandezas massa e aceleração serão inversamente proporcionais. PLANO INCLINADO SEM ATRITO PASSO A PASSO 1. APLICAR AS FORCAS ENVOLVIDAS 2. DECOMPOR A FORÇA PESO NAS COMPONENTES NORMAL E TANGENCIAL A SUPERFÍCIE ( componente da força peso que comprime o corpo contra a superfície) N = Pn = P cos a FR- m.a N a p N PT * Pr P Pt =P. sen ou a = g.senG ASSUNTO: FORÇA DE ATRITO E APLICAÇÕES DA LEI DE NEWTON Força de atrito CARACTERÍSTICAS BÁSICAS • Contrária ao escorregamento, caso o corpo deslize na superfície -> atrito cinético • Contrária a tendencia de escorregamento, caso o corpo, apesar de puxado ou empurrado não se mover -> atrito estático FORÇA DE ATRITO ESTÁTICO • Se o corpo é puxado, porém não consegue escorregar na superfície, significa que ele recebeu a ação da força de atrito que impede o seu movimento. Essa força é denominada atrito estático. • A força de atrito estático tem um limitemáximo, denominado de força de atrito estático máximo (FAEmáx). FORÇA ATRITO ESTÁTICO MÁXIMO = N → força normal que o corpo troca com a superfície de apoio e → coeficiente de atrito estático OBSERVAÇÃO: O corpo só deslizará na superfície quando a força vencer o atrito estático máximo. F > FAEmáx ⇒ escorregamento (nesse caso, o atrito passa a ser cinético). FORÇA DE ATRITO CINÉTICO . Se o corpo está escorregando na superfície de apoio, significa que a força de atrito que age nele é cinética ou dinâmica. A força de atrito cinético é dada por: FORCA DE ATRITO CINÉTICO = μ. N N → força normal μ → coeficiente de atrito cinético Este coeficiente é um número adimensional e depende das rugosidades da face do corpo apoiada e da superfície de contato. A força de atrito cinético é constante e não depende da velocidade de escorregamento do corpo. COMPARAÇÃO ENTRE OS ATRITOS • Na prática, verifica-se que é mais difícil tirar um corpo do repouso do que mantê-lo em movimento. Portanto: μe > μc Para simplificar, muitos exercícios consideram que esses coeficientes são iguais. Então: μe = μc ASSUNTO: HIDROSTÁTICA Fundamentos da hidrostática Pressão e densidade HIDROSTÁTICA: parte da fisica que estuda fluidos (líquidos e gases) em equilíbrio CONCEITOS IMPORTANTES 1. MASSA ESPECÍFICA: massa dividida pelo volume. O objeto deve ser homogêneo e massivo, não pode ter cavidades. Se o corpo seguir essas características, a densidade coincide. 2. DENSIDADE: a densidade bate com a massa especifica quando o corpo for maciço é homogêneo UNIDADE DA DENSIDADE: kg/m3 DENSIDADE DE UMA MISTURA 1. VOLUMES IGUAIS 2. MASSAS IGUAIS MOVIMENTO DE UM CORPO EM UM FLUIDO 1. Pcorpo > pliquido 2. Pcorpo = PLiquido (fica aonde foi colocado) 3. Pcorpo < pliquido PRESSÃO: grandeza escalar assoaciada a distribuição de uma forca em uma área p =P1.Vi +Pa.V V +V p =m +M m +m P1 P2 u = M W - . p = M I e ⑧ *1000 CM kg/m9* :1000 -..... p = MT =M1 +m2 VT Vi +V2 yp =f Ad Quanto menor a área maior a pressão PRESSÃO ATMOSFERICA: pressão exercida pelo peso da coluna de ar sobre a superfície terrestre OBS; quanto maior for a altitude, menor a pressão atmosférica RELAÇÃO ENTRE ATM E PASCAL Pressão atmosférica = pressão interna isatio Teorema de Stevin Permite calcular a pressão exercita pela coluna de um fluido. PRESSÃO DA COLUNA DE UM LÍQUIDO P = Pat + Pliq + g . h. Ou Pliq = Pliq + g.H PRESSÃO DE UMA COLUNA DE ÁGUA A 10 metros de profundidade a pressão é de 1 atm SUPERFÍCIES ISOBÁRICAS EM UM LÍQUIDO Em um líquido homogêneo em equilíbrio, dois pontos no mesmo nível possuem a mesma pressão PRESSÃO DE UM LÍQUIDO X ÁREA A pressão da coluna de um liquido independe da area VASOS COMUNICANTES Os formato dos vidros nao importam, a profundidade é a mesma, logo tem a mesma pressão O mais denso desce A densidade precisa estar em kg por metro cúbico EXPERIMENTO DE TORRICELLI Patmosférica = 76 cmHg CONVERTENDO CMHG PARA PA 76cmHg = 1x10 Pa = 1atm = 10mH20 - 5 - P6. H1 =P2. H2 20 - ---... 16 Lei de Pascal PRINCÍPIO DE PASCAL • Os acrescimentos de pressão sofridos por um ponto de um liquido em equilíbrio sao transmitidos integralmente a todos o pintos do liquido e das paredes do recipiente que o contém ELEVADOR HIDRÁULICO • Sem muito esforço um elevador hidráulico consegue levantar um carro de peso gigantesco TRABALHO NO PRINCÍPIO DE PASCAL F1 * Al * a Ar Fr =Fa A =TR2 As AR Vasos comunicantes LEI DE STEVIN • Quanto maior a profundidade maior a pressão • Pontos em mesmo nível, de um mesmo liquido, dentro de um mesmo recipiente possuem a mesma pressão Se quiser saber a pressão somente ⑱ nesse ponto:⑯*S Ph=ug.n Se quiser saber a pressão total p = patm + ugh - B ⑨ B =C Lei de arquimedes Empuxo • toda vez que um corpo é mergulhado em um fluido surge uma forca vertical para cima chamada de empuxo • A lei de arquimedes mede uma forca chamado de empuxo • A forca que um individuo possui para a sustentação é chamado de peso aparente • PESO APARENTE = PESO REAL - EMPUXO TOTAL SUBMERSO AFUNDA —> PESO > EMPUXO (densidade do corpo é maior que a densidade do fluido) EQUILÍBRIO —> PESO = EMPUXO SOBE —> PESO < EMPUXO ** um E=peso do liquido deslocado - E=Mr.g E =M,Vs:g ASSUNTO: TERMOMETRIA Termometria Medidas de temperatura TERMOLOGIA: estudo da temperatura Livro: Fahrenheit (451): bombeiros queimavam livros O QUE É TEMPERATURA? É uma propriedade As propriedades explicam coisas TEMPERATURA: Grandeza fisica associada ao grau de agitação das moléculas 100 -. 212% - 373- * 36 ->- 97,7 = 273 & *- => 36% - - -275-----Ok S 5 = f-,32 =T- 273 5 & =451 -32 5 9 92 =419.5 C = = 633 1,2,3,5,10,5 k =2 +273 Dilatometria Dilatação térmica dos sólidos DILATAÇÃO LINEAR DILATAÇÃO SUPERFICIAL DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA RELAÇÃO ENTRE OS COEFICIENTES 1 =a.10.0 A =B. D0.O v =V. Vo.O a =B =j I 25 Dilatometria Dilatação térmica dos líquidos e gases LÍQUIDO • Dilatação volumétrica GASOSO -> U. Vo. DO Ps.Vi =Pa.2 =1= n.R - I Ta XV =8.Vo. NO Vc =VR +Va VL:dilataçãoreal do liquido VR:dilataçãoreal do recepiente &VA:dilatação aparente (volume do liq. que transbordou ASSUNTO: CALORIMETRIA Calorimetria CALORIMETRIA • É a parte da fisica que estuda a quantidade de calor trocada entre os corpos QUAIS EFEITOS O CALOR PODE GERAR? • Mudança de temperatura • mudança de estado físico QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL • provoca mudança de temperatura 1. CAPACIDADE TÉRMICA (C): representa a energia necessária para um corpo variar 1*C 2. CALOR ESPECÍFICO (c): representa a energia necessária para uma unidade de massa criar 1*C EXEMPLO: o calor especifico da água é 1 cal/g*C Por isso, cada grama de agua precisa absorver ou ceder 1 caloria para variar a sua temperatura em 1*C OBS: Quanto menor for o calor especifico, mais fácil será variar a temperatura do corpo CÁLCULO DA QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL POTÊNCIA TÉRMICA • Está associada a rapidez com que o calor é dissipado por uma fonte térmica R:Q. R =0.Ut t 2 c =e * R=m.c.At n OBS: Ascalor absorvido RO Calor cedido C =Q At P =Q -> R =P.At It [P]:515 =w e =0 M Trocas de calor SISTEMA TERMICAMENTE ISOLADO OU ADIABÁTICO • Um sistema termicamente isolado, também chamado adiabático, é aquele que não permite trocas de calor entre os meios externo e interno. Isto significa que as trocas de calor ocorrem apenas entre os objetos colocados dentro dele ou, no máximo entre os objetos e o próprio recipiente CALORÍMETRO • Um calorímetro é um recipiente, normalmente revestido de material isolante térmico, utilizado para com- portar objetos que trocam calor. Um calorímetro pode ser: ideal (perfeita- mente isolado termicamente e não faz parte das trocas de calor) ou real (não consegue impedir totalmente as trocas de calor com o meio externo e faz parte das trocas de calor). EQUAÇÃO DAS TROCAS DE CALOR • Como calor é energia e energia não se perde, não se cria mas se transforma (ou se transfere), quando corpos trocam calor esta lei da Física é obedecida. Assim, convencionando calor recebido como positivo e calor cedido como negativo, teremos que: SISTEMA NÃO ISOLADO TERMICAMENTE • No caso do sistema trocar calor com o restante do universo, consideramos este como se fosse mais um corpo do sistema. QA+ QB + QU = 0 QU -> QUANTIDADE DE CALOR TROCADA COM O UNIVERNO QU > 0 -> O universo recebe calor dos corpos QU < 0 -> O universo fornece calor para os corpos A e B SQ=0 Mudanças de fase FASES DA MATÉRIA 1. FASE SÓLIDA: • Nesta fase, as partículas que compõem uma subs- tância estão fortemente ligadas, fazendo com que haja uma organizada disposição chamada de retículo cris- talino. Nessas condições,o material tem as seguintes características: 1. forma e volumes bem definidos; 2. as partículas estão próximas umas das outras e ligadas por forças elétricas intensas; 3. estas fortes ligações não permitem movimentação das partículas no interior do corpo; 4. a única movimentação das partículas é devida à agi- tação térmica em torno de uma posição de equilíbrio. 2. FASE LÍQUIDA • Nesta fase, as partículas que compõem uma subs- tância estão ligadas, mas não com força de mesma in- tensidade que na fase sólida. Não há também a mesma disposição organizada das moléculas, de modo que esta fase mantém as seguintes características: 1. volumes bem definidos; 2. a forma é a do recipiente que contém a massa líquida; 3. as partículas não estão tão próximas, mas ainda há força entre elas; 4. há movimentação das partículas no interior do líquido. 3. FASE GASOSA • Nesta fase, as partículas que compõem a substância praticamente não possuem mais nenhuma ligação. Es- sas partículas estão livres umas das outras. Elas possuem completa mobilidade. A fase gasosa possui as seguintes características: 1. volume e forma do recipiente que contém a massa gasosa; 2. as partículas estão livres umas das outras; 3. há movimentação (desorganizada) das partículas. MUDANÇA DE FASE CALOR SENSÍVEL É a quantidade de calor sensível trocada por uma substancia é aquela que provoca variação na temperatura Q = m .c .∆T CALOR LATENTE • Uma substância pura, durante a mudança de fase, troca calor porém sua temperatura permanece constan- te. Neste caso, não podemos usar a equação da troca de calor sensível (∆ = 0 e Q ≠ 0). Dizemos que a quantidade de calor latente é aquela trocada por uma substância durante a mudança da fase. Assim: Q =m . L Q = quantidade de calor latente; m = massa da substância que mudou de fase L = calor latente de mudança de fase. O calor latente de mudança de fase (L) corres- ponde à quantidade de calor trocada por uma uni- dade de massa da substância para que ela mude de fase à temperatura constante. CURVA DE MUDANÇA DE FASE SUBSTANCIA PURA AB: aquecimento da substância na fase sólida (sensível); BC: fusão da substância (latente); CD: aquecimento da substância na fase líquida (sensível); DE: vaporização da substância (latente); EF: aquecimento da substância na fase gasosa (sensível) DIAGRAMA DE FASES: grande maioria das substancias: A EXCESSÃO: água, bismuto e antimônio Vaporização • A mudança de fase do líquido para o gasoso denomina-se vaporização. • A vaporização pode ocorrer de três maneiras: ebulição, calefação e evaporação. EBULIÇÃO • Mantendo-se a pressão constante para uma dada substância, a ebulição ocorre a uma determinada temperatura. Por exemplo, a água na pressão de 1 atm sofre ebulição a 100°C. • Atingida a temperatura apro- priada para o processo, conforme o líquido recebe calor, ele passará gradativamente para a fase gasosa formando borbulhas. CALEFAÇÃO A calefação é uma passagem ex- tremamente rápida do líquido para o vapor que ocorre quando gotas líquidas são atiradas contra uma superfície quente. Antes mesmo de tocar esta superfície, a camada mais externa do líquido passa para vapor. Outra característica da calefação é que a temperatura das partículas do líquido não chegam, necessaria- mente, a atingir a temperatura de ebulição para passar a vapor. EVAPORAÇÃO • A evaporação consiste na passagem das partículas da superfície de uma substância do líquido para o vapor, a qualquer temperatura. • Por exemplo, se num recipiente aberto for colocada água, ela vai lentamente sofrer evaporação. Tal fato pode ser observado, com o passar dos dias, pela diminuição do volume da água no recipiente. FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO • Quanto mais volátil for o líquido, maior será a velocidade de evaporação. • Quanto maior for a temperatura do líquido, maior será o “grau” de agitação das suas moléculas, portanto maior será a velocidade de evaporação. • Quanto maior for a pressão atmosférica, menor será a veloci- dade de evaporação. • Quanto maior for a área livre do recipiente (área de contato com o ar), maior será a velocidade de evaporação. PRESSÃO DE VAPOR • pressão de vapor é a pressão exercida pelas moléculas de um líquido evaporado em um equilíbrio com o líquido. Ela aumenta com a temperatura, já que moléculas ganham energia para escapar da superfície do líquido. Substâncias diferentes têm diferentes pressões de vapor devido às suas forças moleculares. Quando a pressão de vapor iguala a pressão atmosférica, ocorre o ponto de ebulição. Esse conceito é importante em processos como evaporação, condensação e é usado em aplicações industriais. Propagação de calor CONDUÇÃO • A condução é o processo de transmissão de calor feita de partícula para partícula sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. Ela pode ocorrer em qualquer meio material (sólido, líquido, gasoso). FLUXO DE CALOR • O fluxo de calor mede a potência térmica do meio no qual o calor se propaga. • Se os dois extremos do corpo forem mantidos às temperaturas θ1 e θ2 fixas, o fluxo de calor se torna constante (regime estacionário) e pode ser obtido pela equação de Fourier CONVECÇÃO • A convecção é o processo de transmissão de calor feita por meio do transporte da matéria de uma região para outra. • Para ocorrer convecção, o aquecimento deve ser feito por baixo, como, por exemplo, em aquecedores elétricos e em fogões convencionais. • Para ocorrer convecção, o resfriamento deve ser feito por cima do ambiente, como, por exemplo, no congelador da geladeira e no arcondicionado. BRISAS • No litoral, é comum observarmos as brisas, ora soprando do mar para o continente, ora ao contrário. Tal fenômeno ocorre devido à diferença de calor específico entre a terra e a água. • Como o calor específico da água é muito maior do que o calor específico da terra, a água demora mais para se aquecer e mais para se resfriar. BRISA MARÍTIMA • Ocorre durante o dia. A terra se aquece mais rapidamente que a água, aquecendo assim o ar ao seu redor. O ar quente sobe, e a massa de ar frio sobre o oceano vem ocupar o território. Portanto, o ar se move do oceano para o continente. Brisa terrestre • Ocorre durante a noite. A água se resfria lentamente; portanto, ela fica mais quente do que o continente. A camada de ar sobre o oceano se aquece e sobe, dando assim lugar à camada de ar frio que está sobre o con- tinente. Portanto, o ar se move do continente para o oceano. IRRADIAÇÃO • A irradiação térmica consiste na transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas. ASSUNTO: TERMODINÂMICA FÍSICA C ASSUNTO: ELETRODINÂMICA Carga e corrente elétrica INTRODUÇÃO • As primeiras descobertas relacionadas com fenômenos elétricos foram feitas pelos gregos no século VI a.C. O filósofo grego Tales de Mileto observou que um pedaço de âmbar, após ser atritado, adquiria a propriedade de atrair alguns corpos. • Esse fenômeno elétrico está intimamente ligado à estrutura da matéria, que é formada por átomos ÁTOMO • A matéria que compõe o Universo é composta, na sua maioria, de moléculas, e estas, por sua vez, compostas de átomos. O átomo é a menor partícula que mantém as propriedades da matéria. • O átomo possui duas regiões distintas: núcleo e eletrosfera (região ao redor desse núcleo) CARGA ELETRICA • Carga elétrica é uma pro- priedade atribuída aos prótons e elétrons e deve-se ao fato de eles trocarem forças entre si. CARGA ELÉTRICA ELEMENTAR e = 1,6 ∙ 10–19 C A quantidade de carga elétrica do próton e elétron é igual em valo- res absolutos. A este valor deu-se o nome carga elétrica elementar (e): LEI DE DU FAY • Cargas elétricasde sinais iguais se repelem, e cargas de sinais contrários se atraem. ÍONS • Os elétrons, que se encontram na eletrosfera, podem ser colocados no átomo ou dele retirados. Se isso acontecer, o átomo adquire cargas elétricas e recebe a denominação de íon, que pode ser de dois tipos: cátion e ânion. QUANTIDADE DE CARGA ELÉTRICA Q = +/- n.e + quando o corpo adquirir carga positiva, ou seja, perder elétrons — usar quando o corpo adquirir carga negativa, ou seja, ganhar elétrons CORRENTE ELÉTRICA • Corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elétricas através de um condutor de eletricidade. SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA • O sentido convencional da corrente elétrica i é contrário ao movimento dos elétrons. INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA • Define-se intensidade de corrente elétrica i como sendo a quantidade de carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor, na unidade de tempo. UNIDADES NO SI i → ampère (A) (homenagem ao físico francês André Marie Ampère – 1775-1836) Q → coulomb (C) ∆t → segundo (s) ig-e Leis de OHM DIFERENÇA DE POTENCIAL (TENSÃO ELETRICA) • Um condutor, ao ser conectado numa fonte de energia elétrica (denominada gerador de eletricidade, cuja função é criar dois pontos ou polos em diferentes “graus” de energia), é percorrido por uma corrente elétrica. Num dos polos do gerador há excesso de elétrons e, no outro, falta de elétrons. Quanto maior for essa diferença de “graus” de energia, maior será a intensidade de corrente elétrica que o gerador poderá fornecer ao condutor. • A grandeza física associada à diferença de “graus” de energia é a diferença de potencial (ddp), também chamada de tensão elétrica. RESISTOR • Resistor é um aparelho no qual ocorre o efeito Joule, que consiste na transformação da energia elétrica exclusivamente em energia térmica. • São exemplos de resistores: chuveiro elétrico, ferro de passar roupas e lâmpadas incandescentes • O Resistor só funciona quando ligado a um gerador, como tomada, pós teremos uma corrente elétrica RESISTÊNCIA ELÉTRICA • Resistência elétrica é a medida da dificuldade que as cargas elétricas encontram ao atravessar um determinado condutor • A Resistência elétrica num circuito é representada assim: • a unidade de resistência no SI, é o OHM PRIMEIRA LEI DE OHM • OHM enunciou que mantendo-se a temperatura de um resistor constante, a diferença de potencial aplicada nos seus extremos é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica que o percorre • U = R.I RESISTORES OHMICOS • Ohm acreditava que todos os resistores obedeciam à sua lei, porém a sofisticação dos aparelhos de medidas elétricas verificou que nem todos os resistores, ao so- frerem uma variação de tensão, apresentam resistência elétrica constante. • Um condutor é considerado ôhmico quando, mantida a sua temperatura constante, a diferença de potencial nos seus extremos é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica que o percorre É ÔHMICO! RESISTOR NÃO ÔHMICO SEGUNDA LEI DE OHM • Na primeira lei de Ohm, a resistência elétrica pôde ser obtida a partir da tensão e da intensidade da corrente elétrica que percorre um resistor. Na segunda lei, pode- se obter a mesma resistência elétrica do resistor de um modo diferente, ou seja, por meio da análise das características do fio condutor • A resistência elétrica de um condutor homogêneo e de secção transversal constante é diretamente pro- porcional ao seu comprimento, inversamente pro- porcional à sua área de secção transversal e depende do material do qual ele é feito. L → comprimento do condutor de eletricidade. A → área de secção transversal do condutor. → representa a resistividade elétrica do material. R = p. L A u Potência elétrica POTÊNCIA • Potência mede a energia que está sendo transformada na unidade de tempo, ou seja, o trabalho realizado pela máquina na unidade de tempo. POTÊNCIA ELETRICA • Para calcular a potência elétrica num bipolo, pode-se aplicar a equação a seguir: P = U ∙ i Essa equação serve para o cálculo da potência elétrica em chuveiros elétricos, lâmpadas, televisores e outros. POTÊNCIA ELÉTRICA NUM RESISTOR COMPONENTES ELÉTRICOS EM UM CIRCUITO 1. CHAVE: A chave, componente importante no circuito, tem a finalidade de permitir (chave fechada) ou não (chave aberta) a passagem de corrente elétrica num determinado fio condutor de eletricidade. FUSÍVEL: O fusível é um sistema de segurança do circuito elétrico. Tem a função de interromper a passagem da corrente elétrica num fio, quando esta ultrapassar um determinado limite permitido pelo fusível REOSTATO: O reostato é um resistor que possui resistência elétrica variável, em função da mudança de posição de um cursor. Alterando-se a posição do cursor, altera-se a resistência elétrica que efetivamente funciona no circuito e, consequentemente, altera-se a corrente elétrica desse circuito • O reostato pode ser usado para controlar o brilho de uma lâmpada (abajur), a rotação de um ventilador, a intensidade sonora de uma fonte (rádio), etc. Ele é também chamado pelos técnicos de potenciômetro. P =E At Associação de resistores ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE • Dois ou mais resistores estão ligados em série quando: —> o primeiro estiver ligado ao segundo, este ligado ao terceiro, e assim por diante; —> entre os resistores não houver ramificação do circuito; —> a entrada do primeiro e a saída do último estiverem conectadas com o gerador de eletricidade. CARACTERÍSTICAS DE UMA ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE • A intensidade da corrente elétrica é a mesma para todos os resistores: i = i1 = i2 = i3 • A tensão que a fonte fornece ao circuito se divide entre os resistores, proporcionalmente ao valor da sua resistência elétrica: U =U1 +U2 +U3 • Resistores Rs = R1 + R2 + R3 • Para n resistores iguais Rs = n ∙ R OBS: Na associação em série, se uma lâmpada queimar, todas as outras apagam ASSOCIAÇÃO EM PARALELO Para que dois ou mais resistores estejam ligados em paralelo: —> cada resistor deve estar num fio diferente do outro; -> cada fio deve conter um único resistor; —> cada polo do gerador deve estar ligado ao ponto onde ocorre a ramificação dos fios que contêm os resistores. CARACTERÍSTICAS EM UMA ASSOCIAÇÃO EM PARALELO • A ddp é a mesma para todos os resistores: U = U1 = U2 = U2 • A intensidade da corrente elétrica do circuito se divide entre os resistores, de maneira inversamente proporcional à resistência elétrica deles • resistores Gerador, receptor E leis de Kirchhoff GERADOR • Gerador de eletricidade é o aparelho que transforma energia não elétrica em energia elétrica. TIPOS DE GERADORES 1. Hidrelétrica: Numa usina hidrelétrica, o gerador de eletricidade recebe energia mecânica, devido ao movimento da água que sai da represa de um rio, e a transforma em energia elétrica. Portanto, energia mecânica é convertida em elétrica. 2. Pilha: A pilha é um gerador que armazena energia química. Quando conectada a um circuito elétrico, transforma essa energia em energia elétrica. Portan- to, energia química é convertida em elétrica. 3. Bateria: É uma associação em série de duas ou mais pilhas. 4. Usina Nuclear: O rompimento do núcleo atômico (fissão nuclear) de determinadas substâncias, como, por exemplo, o urânio, libera energia nuclear, que irá ser transformada em elétrica. Portanto, energia nuclear é convertida em elétrica. FORÇA ELETROMOTRIZ A tensão obtida por um gerador durante a transfor- mação de energia é chamada de força eletromotriz (E). EQUAÇÃO DO GERADOR U = E -r.i RECEPTOR • O receptor de eletricidade reversível transforma pelo menos uma parte da energia elétrica que recebe em outra modalidade que não seja exclusivamente calor. • Obviamente, uma parte da energia elétrica é convertida em calor, pois não existe máquina ideal. TIPOS DE RECEPTORES 1. Motor elétrico: transforma parte da energia elétrica que recebe em energia mecânica. 2. Bateria sendo carregada: transforma parte da energia elétrica que recebe em energia química. 3. Lâmpada fluorescente: transforma parte da energia elétrica que recebe em energia luminosa EQUAÇÃO DO RECEPTOR U = E + r.i PRIMEIRA LEI DE KIRCHHOFF (LEI DOS NÓS) • O somatório das correntes que chegam a um nó é igual ao somatório das correntes que partem deste mesmo nó. Aparelhos de medidas elétricas AMPERÍMETRO • Aparelho usado para medir a intensidade de corrente elétrica que passa por um fio e deve ser ligado sempre em série no circuito. Para não atrapalhar o circuito, sua resistência interna deve ser pequena, a menor possível. VOLTÍMETRO Aparelho usado para medir a diferença de potencial entre dois pontos; por esse motivo, deve ser ligado sempre em paralelo com o trecho do circuito do qual se deseja obter a tensão elétrica. Para não atrapalhar o circuito, sua resistência interna deve ser muito alta, a maior possível. GALVANÔMETRO • O galvanômetro é um instrumento de boa qualidade que consegue efetuar medidas de baixíssimos valores, como, por exemplo, correntes elétricas da ordem de miliampères. O galvanômetro, portanto, nada mais é do que um amperímetro de boa qualidade. FUNDO DE ESCALA • Chamamos de fundo de escala ao maior valor de leitura que um aparelho pode medir. O fundo de escala correspon- de ao último valor da medida que aparece no instrumento. CUIDADO COM AS LIGAÇÕES !!!! 1. AMPERÍMETRO IDEAL: Um amperímetro ideal, ligado em paralelo, provoca um curto circuito 2. VOLTÍMETRO IDEAL: Um voltímetro ideal, ligado em série com o circuito, impede a passagem de corrente elétrica. PONTE DE WHEATSTONE • A ponte de Wheatstone é uma montagem que serve para descobrirmos o valor, com boa precisão, de uma resistência elétrica desconhecida. • A ponte consiste em dois ramos de circuito contendo dois resistores cada um e interligados por um galvanô- metro. Todo conjunto deve ser ligado a uma fonte de tensão elétrica. Numa ponte equilibrada, há uma igualdade em cruz do produto das resistências elétricas. Portanto: R1.R4 = R2.R3 SEGUNDA LEI DE KIRCHHOFF (LEI DAS MALHAS) Na hipótese de não conhecermos o sentido da cor- rente elétrica, convencionamos um sentido qualquer e, a partir daí, aplicamos a 2a. L.ei de Kirchhoff. No final: Se i > 0 ⇒ convencionamos o sentido correto para a corrente elétrica. Se i < 0 ⇒ devemos inverter o sentido da corrente, porém a sua intensidade é o módulo do valor encontrado. ASSUNTO: ELETROSTÁTICA Processos de eletrização ELETRIZAÇÃO POR ATRITO • Ao atritarmos dois corpos neutros e de materiais diferentes, pode ocorrer que um deles retire elétrons do outro. Se isso acontecer, no final ficaremos com dois corpos carregados com cargas de mesmo módulo e de sinais contrários. ELETRIZAÇÃO POR CONTATO • A eletrização por contato só pode ocorrer para corpos condutores de eletricidade. • Dados dois ou mais corpos, em que pelo menos um deles esteja carregado eletricamente, o contato entre eles, ou a ligação por meio de um fio condutor, faz com que haja movimento de elé- trons até que se atinja o equilíbrio eletrostático. Por exemplo, para dois corpos A carga inicial do corpo B se distribui, durante o contato, entre os corpos A e B. Como a troca de cargas ocorre somente entre A e B, então: Q = QA + QB, ou seja: ∑ Q antes = ∑ Q depois ELETROSCÓPICO • O eletroscópio é um aparelho que nos permite verificar se um corpo está ou não eletrizado. • Um tipo básico de eletroscópio é o pêndulo elétrico. • O pêndulo elétrico consiste em uma esfera condutora presa verticalmente por um fio isolante. • A esfera sofre indução na presença de um corpo carregado e é atraída por ele. • Se a esfera se encontrar carregada, poderá ser atraída ou repelida pelo corpo carregado, dependendo dos sinais de suas cargas elétricas. Atrito e contato Eletrização por indução A eletrização por indução é um processo pela qual um objeto eletricamente neutro adquire uma carga elétrica sem contato direto com uma fonte de carga. PASSO A PASSO PARA A ELETRIZAÇÃO 1. Aproximação do objeto carregado: o objeto carregado é chamado de indutor, é trazido próximo ao objeto neutro, sem que haja contato. O indutor possui uma carga elétrica de carga oposta ao desejado do objeto neutro 2. Separação das cargas: devido a influencia do indutor, as cargas do objeto neutro são redistribuição. Por repulsão e atração eletrostática as cargas se separam, as cargas de polaridade oposta se aproximando do indutor e as cargas de mesma polaridade se afastam 3. Remoção do indutor: após a separação das cargas, o indutor é removido do objeto neutro. Agora o objeto neutro apresenta uma carga elétrica desigualmente distribuída, resultado em uma carga líquida no objeto PAPEL DO FIO TERRA O fio terra desempenha um papel fundamental na eletrização pó indução, pois fornece caminho de descarga seguro para as cargas elétricas induzidas. Sem a presença dele o objeto neutro eletrizado nao seria capaz de dissipar as cargas acumuladas, podendo resultar em riscos elétricos. O fio terra é conectado no segundo passo POLARIZAÇÃO Um corpo eletrizado consegue puxar um corpo neutro se esse corpo for isolante? Sim, porem nao ocorre uma separação total de cargas, a molécula rotacional fazendo o positivo ficar próximo do positivo para conseguir atrair ELETROSCÓPIO: instrumento que detecta a presença de cargas elétricas e determina se são positivas ou negativas. Se um objeto eletrizado positivamente for aproximado do eletroscópio as cargas positivas sao repelidas para as folhas, fazendo com que ela se afaste. Por outro lado, se o objeto for negativo, as cargas negativas são atraídas pelas folhas, também resultando na separação das folhas A - - * I IN dio terra- indutor induzido 2 S =-- a N - O positivo+ = ! ! nunca desse indutor induzido I + -- ELETROSCÓPIO PÊNDULO X FOLHAS -⑧ Lei de Coulomb “A forca de interação entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das cargas é inversamente proporcional ao quadrado da distancia que as separas” CONSTANTE ELETROSTÁTICA (K) • A constante eletrostática depende do meio no qual as cargas elétricas se encontram. No vácuo: No ar, a constante eletrostática é praticamente igual à do vácuo. Para outros meios, a constante terá outro valor e será fornecida no exercício. LEI DE COULOMB • Coulomb estudou a força de in- teração entre duas cargas elétricas puntiformes • Entende-se por carga puntiforme aquela cujo corpo que a contém apresenta volume desprezível se comparado com as demais dimensões envolvidas na situação. GRÁFICO • Tomando-se duas cargas elétricas, Q1 e Q2, vamos variar a distância d entre elas e montar o gráfico da força elétrica em função dessa distância. • F e D2 são inversamente proporcionais, então: E Qa- K. Ry. da Potencial, trabalho E campo elétrico uniforme ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA - Numa determinada região do espaço encontram-se duas cargas elétricas, Q e q. Sejam: Q ⇒ carga elétrica puntiforme e fixa; q ⇒ carga elétrica de prova, abandonada na região de campo elétrico da carga Q. A carga elétrica q, por estar numa região de campo elétrico, recebe a ação de uma força elétrica. Como ela foi abandonada, irá se afastar da carga Q. A carga q só consegue realizar esse movimento de- vido à energia potencial elétrica que possui armazenadana região de campo elétrico criado pela carga Q. Essa energia é dada por: POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR UMA CARGA PUNTIFORME; O potencial elétrico é uma grandeza escalar que mede a energia potencial elétrica existente num sistema, por unidade de carga de prova. POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR VÁRIAS VARGAS • O potencial elétrico em P é a soma algébrica dos potenciais em P produzidos separadamente pelas cargas Q1, Q2 e Q3. • Vp = V1 + V2 + V3 SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAL • Chamamos uma superfície de equipotencial, quando todos os seus pontos estão num mesmo potencial elétrico • Para uma carga elétrica puntiforme e fixa, as su- perfícies equipotenciais são esféricas. • As linhas de força do campo elétrico são perpen- diculares às superfícies equipotenciais. TRABALHO DA FORÇA ELETRICA =EP = K Se TrabalhoAB > 0, o trabalho é motor e o movimento da carga q é espontâneo. Se trabalhoAB < 0, o trabalho é resistente e o movimento da carga q é forçado. A força elétrica, assim como a força peso e a força elástica, é conservativa. Uma força é conservativa quando seu trabalho não depende da trajetória. CAMPO ELÉTRICO UNIFORME • Obtém-se um campo elétrico uniforme entre duas placas planas, paralelas e carregadas com cargas elétri- cas de mesmo módulo, porém de sinais contrários. • As linhas de força, nesta região, são todas parale- las e igualmente espaçadas. Num campo elétrico unifor- me, as superfície equipotenciais são planas. d. E =U Campo elétrico INTRODUÇÃO • Campo elétrico é análogo ao campo gravitacional • Um corpo de massa m quando nas aproximadamente da terra é atraído devido a região de perturbação que a terra cria ao redor de si, denominada campo gravitacional • Assim como a terra, as cargas elétricas também criam ao seu redor uma região de perturbação eletrostática, denominada campo elétrico CAMPO ELÉTRICO • Devido a uma carga elétrica Q fixa, nota-se quando dela se aproxima uma carga de prova q, o surgimento de uma forca de interação elétrica. Essa forca ocorre porque q esta em uma região de campo elétrico criado pela carga elétrica fixa Q • Em cada ponto do tempo elétrico definimos um vetor campo elétrico: FORÇA E CAMPO Vetor por carga negativa: vetor inverte Vetor por carga positiva: vetor mesmo sentido CAMPO ELÉTRICO Q.- - - - q(proval geral ④-- o E =K. Q "eita que coisa grande" d2 E Q(D ----- B p(8 - -- =for =5.9 Linha de força e potencial LINHAS DE FORÇA • São linhas imaginarias que construimos ao redor de uma carga elétrica para mostrar o comportamento do campo elétrico • As linhas são chamadas de radiais • Quando as cargas são positivas elas divergem • Quando as cargas são negativas elas convergem ENERGIA POTENCIAL ELETRICA POTENCIAL ELÉTRICO O potencial elétrico é uma grandeza escalar que mede a energia potencial elétrica existente em um sistema por unidade de carga de prova (p=kQq V =Eq 9 X =Ep =Q q i f=rQ.9 o fora E=K.Q X campo d2 v = a potencial Trabalho de uma força elétrica SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAL • Quando todos os pontos estão em um mesmo potencial elétrico TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA • Só vai existir trabalho se houver uma diferença de potencial OBS: uma forca é conservativa quando seu trabalho nao depende da trajetória 2 = q(Va -VB) Se Zab>0,0 trabalho émotor e o movimento da carga q éespontâneo. Se Zab <0, o trabalho éresistente o movimento da cargaq éforçado. Equilíbrio eletrostático EQUILÍBRIO ELETROSTÁTICO • Um condutor está em equilíbrio eletrostático quando não há fluxo ordenado dos elétrons livres em seu interior. • Se, por exemplo, um condutor estiver eletrizado positivamente, estas cargas repelem-se mutuamente, fazendo com que elas se desloquem até atingir uma distribuição final, denominada situação de equilíbrio eletrostático No equilíbrio eletrostático: —> as cargas elétricas distribuem-se na superfície exter- na do condutor; —> o campo elétrico no interior do condutor é nulo; —> o potencial no interior do condutor é o mesmo em todos os pontos e não nulo; —> a concentração de cargas é maior nas regiões pontiagudas do condutor (poder das pontas). Temos que analisar duas situações: condutor esférico e condutor pontiagudo. ASSUNTO: CAPACITORES Capacitores CAPACIDADE ELETRICA • A constante de proporcionalidade entre Q e V é denominado capacidade elétrica CAPACITOR • Função: capacitor é um componente elétrico que serve para armazenar energia ENERGIA ARMAZENADA EM UM CAPACITOR CAPACITOR PLANO A A V A Carga:R Potencial:V I t I j I I aA A 2 I 11 E =D I p Carga GR Potencia:GV 8 =E. A d A: área de cada placa &:distanciade separenceentre placof E: constante de permissividade F C =a=c+5 &v dentro de um rádio existe um capacitor variável ①. .c.V C = constante Q =C.V &X=C. KQ R C =Rato Kimeio aco Capacitores O QUE SAO? • São dispositivos capazes de acumular cargas elétricas. Ele quer acumular carga elétrica para posteriormente descarregar em alguem • Nao sao baterias pois nao tem reações químicas. São apenas duas placas SIMBOLO CAPACITÂNCIA ELÉTRICA O PROCESSO DE CARGA SE ENCERRA QUANDO A DIFERENÇA DE POTENCIAL DAS PLACAS FOR IGUAL A DA FONTE QUE ELE ESTÁ CARREGADO UNIDADE DE CAPACITÂNCIA 1 FARAD = 1 COULOMB / VOLT GRÁFICO Q X V CAPACITOR PLANO * 3Q 2Q ----- ai 2 ar su 1. Inclinação:capacitanca 199 = 2 11 2.Breau:energia elétrica acumulador Ep =Q.V E =C.V2 (=Q2 +Q -a 2 2 20 -+ * -I - * sisolantel i d A B *Ca * permissividade O ⑧4 - a i 9 =G. elirica (meno Ca 3 d Evácuo = 8,83.1012 Q =c. " Acarga C:capacitancia (constantel U:diferenciar de potenad ASSUNTO: MAGNETISMO Magnetismo INTRODUÇÃO • Chamamos de substâncias ferromagnéticas as substâncias que se imantam sob influência de um campo magnético externo. O ferro, o níquel, o cobalto e algumas ligas que contenham esses elementos são ferromagnéticos. • As substâncias ferromagnéticas possuem domínios magnéticos (pequenos ímãs) que, sob influência de um campo magnético externo, ten- dem a se alinhar com ele, fazendo com que a substância também se torne um ímã. POLOS DE UM IMÃ • Os polos são as partes dos ímãs onde os efeitos magnéticos são mais intensos. • Toda vez que um ímã em forma de barra for suspenso por um fio, verifica-se que ele se posiciona aproximadamente na direção norte-sul terrestre. • Ficou denominado que a extremidade do ímã que se orienta para o norte geográfico terrestre é o polo norte magnético do ímã, e a sua outra extremidade, o polo sul magnético. PROPRIEDADE DOS IMÃS 1. Polos iguais se repelem 2. Polos contrários se atraem 3. Os polos sao inseparáveis CAMPO MAGNÉTICO • Denominamos de campo magnético a região de perturbação magnética criada ao redor de um ímã, de maneira que qualquer outro ímã ou metal ferromagnético, colocado nessa região, ficará sujeito a uma força magnética. • Podemos, ao redor de um ímã, construir as linhas de campo magnético (linhas de indução) 1. IMÃ EM BARRA 2. IMÃ EM FORMA DE FERRADURA BÚSSOLA • A bússola é constituída por uma agulha magnética que se orienta sempre na direção e sentido do campo magnético existente ao seu redor. A extremidade da agulha da bússola corresponde ao seu polo norte. CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE • A agulha magnética de uma bússola se orienta na direção norte-sul terrestre, porque a Terra cria ao seu redor uma região de campo magnético. • O norte da agulha magnética da bússola aponta aproximadamente para o Norte geográfico da Terra, região na qual se encontra o polo sul magnético terrestre. • Os polos magnéticos e geográficos não são exatamente coincidentes • Os polos geográficos são fixos, porém os polos mag- néticos mudam de posição com o decorrer dos anos. Atualmente o sul magnético está mais próximo do Norte geográfico do que o norte magnéticodo Sul geográfico. • Não se sabe ao certo a origem do magnetismo terrestre, porém acredita-se que tal fato ocorre devido ao movimento do magma no interior da Terra, enquanto esta realiza a rotação em torno de seu próprio eixo. Eletromagnetismo INTRODUÇÃO • Toda corrente elétrica gera ao redor de si um campo magnético. FIO RETILÍNEO • Para se determinar o campo de indução magnética ao redor de um fio retilíneo, longo e percorrido por uma corrente elétrica, temos: r → distância do fio ao ponto no qual se quer B; μ→ constante de permeabilidade magnética do meio. No vácuo: μ0 = 4π . 10–7 T . m/A i→ intensidade da corrente elétrica. —> Direção: tangente à circunferência concêntrica ao fio, situada num plano normal a este. —> Sentido: regra da mão direita. polegar → Corrente dedos →campo (B) ESPIRAS • Uma espira circular percorrida por uma corrente i gera no centro da espira um campo magnético retilíneo, INTENSIDADE DIREÇÃO: Normal ao plano da espira SENTIDO: regra da mão direita - polegar (i) dedos B SOLENOIDE • Denomina-se solenoide ou bobina longa um fio condutor enrolado segundo espiras iguais, uma ao lado da outra, igualmente espaçadas. • O campo magnético no interior de um solenoide é uniforme. As linhas de indução são paralelas ao eixo do solenoide. INTENSIDADE n → número de espiras (números de voltas). l → comprimento da bobina. μ → constante de permeabilidade magnética. Direção: paralelo ao plano do solenoide. Sentido: regra da mão direita FÍSICA D ASSUNTO: ÓPTICA GEOMÉTRICA Óptica - conceitos Fundamentais INTRODUÇÃO: • A óptica geométrica é uma parte da óptica que estuda o comportamento da luz sem se preocupar com seus aspectos ondulatórios, focando em raios de luz e sua trajetória. Aqui estão alguns conceitos fundamentais da óptica geométrica: RAIOS DE LUZ • São representações simplificadas do caminho percorrido pela luz. Eles são usados para descrever a trajetória da luz em diferentes meios. • Em alguns casos, esses raios podem estar associados em conjunto, formando um pincel ou feixe de luz. Essa associação pode ocorrer de três formas distintas: ASSOCIAÇÃO CONVERGENTE ASSOCIAÇÃO DIVERGENTE ASSOCIAÇÃO PARALELA • Fonte primária é aquela que possui luz própria (fonte luminosa); tem como exemplo o Sol, uma lâmpada acesa, a chama de uma vela. FONTE DE LUZ SECUNDÁRIA • Fonte secundária é aquela que NÃO possui luz própria (fonte iluminada); tem como exemplo a Lua, uma lâmpada apagada, um planeta. FONTE PONTUAL E EXTENSA • Uma fonte pontual se assemelha com o formato de um ponto de dimensões desprezíveis e a fonte extensa tem dimensões consideráveis para um determinado observador. ANOS-LUZ • O ano-luz é uma unidade de distância. Para determinar o valor de 1 ano-luz mede-se a distância percorrida pela luz durante o intervalo de um ano. Sendo v = 3 . 108 m/s e 1 ano ≅ 3,15 . 107 s, tem-se: 9.450.000.000.000.000 m MEIO DE PROPAGAÇÃO TRANSPARENTE • Os meios transparentes caracterizam-se por permitir a passagem da luz de maneira regular, em trajetórias bem definidas. Assim, é possível enxergar perfeitamente objetos através desse meio. Ex.: vidro comum, ar, entre outros. FONTE DE LUZ PRIMÁRIA * N D . ⑳ ④ ⑱ · ⑥ MEIO DE PROPAGAÇÃO TRANSLÚCIDO • O meio translúcido caracteriza-se por permitir a pas- sagem da luz de maneira irregular e, como consequência, objetos são vistos através desses meios sem nitidez. Ex.: vidro fosco, papel de seda, entre outros. OPACO • O meio opaco caracteriza-se por não permitir a passagem da luz e, como consequência, não é possível se observar através desse meio. Ex.: parede de tijolo, porta de madeira, entre outros PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA 1. PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ • Esse importante princípio físico indica que a luz se propaga em linha reta; sendo assim, alguns fenômenos comuns como a formação de sombras, penumbras, fases da Lua, além da ocorrência dos eclipses, etc 2. PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA DOS RAIOS DE LUZ • Esse princípio indica que um raio de luz não terá sua trajetória interferida por outro raio, mesmo que eles se cruzem 3. PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDADE • Esse princípio indica que, se um raio de luz se desloca de um ponto A até um ponto B, ao inverter o sentido da fonte, ele irá se propagar de B até A em trajetória idên- tica. Esse princípio justifica algumas propriedades dos raios notáveis nos espelhos planos e esféricos, os quais estudaremos posteriormente. CÂMARA ESCURA DE ORIFÍCIO: FORMA PRIMITIVA DE MÁQUINA FOTOGRÁFICA Perceba que a luz proveniente do objeto projeta uma imagem menor e invertida na face oposta do furo. o – tamanho do objeto i – tamanho da imagem p – distância do objeto ao orifício p’ – distância da imagem ao orifício d pI = p Reflexão da luz E espelhos planos REFLEXÃO • Reflexão é um fenômeno ótico que ocorre quando um raio de luz encontra um anteparo e, após ser refletido, volta para o meio de origem. Veja a seguir alguns elementos pertencentes a esse fenômeno. PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO: Os raios incidente (Ri), refletido (Rr) e a linha Normal (N) são coplanares SEGUNDA LEI DA REFLEXÃO • ângulo de incidência ( i ) é igual ao ângulo de reflexão • i = r FORMAS DE REFLEXÃO • A reflexão pode ocorrer basicamente de três formas distintas: reflexão regular(especular), difusa ou ainda normal (90°) à superfície. REFLEXÃO REGULAR: os raios incidem de forma organizado REFLEXÃO DIFUSA: ocorre quando os raios incidem de forma organizado mas sao refletidos de forma desorganizada REFLEXÃO NORMAL: Ocorre quando os raios incidem em um anteparo, normalmente (perpendicularmente) à superfície sendo refletidos também normalmente Ri Rr ESPELHOS PLANOS • Espelhos planos são superfícies lisas e polidas que refletem a luz de maneira regular. A reflexão em espelhos planos segue a lei da reflexão, onde o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão em relação à superfície do espelho. Esses espelhos não alteram o tamanho da imagem, mas apenas invertem sua orientação horizontal. A imagem formada em um espelho plano é virtual, ou seja, não pode ser projetada em uma tela e parece estar atrás do espelho, à mesma distância que o objeto real está na frente. Espelhos planos têm aplicações em várias áreas, incluindo decoração, óptica e até na medicina, como em exames de reflexos. O objeto posicionado em frente ao espelho, sendo uma fonte primária ou secundária de luz, emite ou refle- te raios de luz que, após a reflexão, formam uma imagem no encontro dos seus prolongamentos, representados pelas linhas pontilhadas da figura. Cada ponto do objeto forma um ponto da imagem sendo possível a visualização da imagem CARACTERÍSTICAS DA IMAGEM FORMADA • A imagem parece ser formada atrás do espelho, logo tem natureza virtual. • Se uma pessoa se posiciona em pé, a imagem também estará em pé; isso indica que a imagem é direita. • A imagem tem o mesmo tamanho do objeto • Se uma pessoa levantar a mão direita, a imagem levantará a mão esquerda, portanto a imagem é considerada revertida (invertida da direita para a esquerda) ou enantiomorfa. • A distância do objeto ao espelho (p) é igual à distân- cia da imagem ao espelho (p’); portanto p = p’ . ASSUNTO: ESPELHOS ESFÉRICOS Translação, rotação E associação de espelhos planos TRANSLAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS • A translação de um espelho plano caracteriza-se pela aproximação ou afastamento relativo entre objeto e espelho, sendo possível analisar esse movimento referente ao deslocamento e à velocidade. CONCLUSÃO • DESLOCAMENTO (d) • O deslocamento (d) do objeto em relação ao espelho é igual ao deslocamento (d) da imagem em relação ao espelho; portanto a imagem se aproxima do objeto, a uma distância de 2 . d. • VELOCIDADE (v): O módulo
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