UNIDADE 3

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Física Geral | Agronomia
Unidade 3 – Eletromagnetismo, Ótica, Acústica e suas aplicações tecnológicas
	Objetivos: 
Definir corrente elétrica e resistência, efetuar cálculos relacionados a essas grandezas; 
Conhecer o conceito de magnetismo e sua importância para o avanço da tecnologia; 
Relacionar corrente elétrica com campo magnético; • definir força magnética; 
Estudar o comportamento da luz através da ótica geométrica, reconhecer sua importância para a sociedade, além de estudar os seus princípios básicos; 
Empregar o conceito de onda para o estudo da acústica..
Importante assistir os vídeos relacionados a esta unidade.
Fazer a leitura do livro didático e a resolução das autoatividades.
Ampliar os conhecimentos com a leitura de materiais complementares. 
Tópico I - CORRENTE ELÉTRICA E RESISTÊNCIA
A agitação térmica está ligada à oscilação das partículas que compõem um corpo. 
Com as cargas livres acontece o mesmo. 
Apesar do movimento ser desordenado, ao estabelecermos um campo elétrico na região das cargas, aparece um movimento numa direção preferencial se sobrepondo ao primeiro. 
O fluxo dessas partículas portadoras de carga elétrica é denominado corrente elétrica. 
A oposição desse movimento, fornecida pelo corpo, é conhecido como resistência elétrica. 
CORRENTE ELÉTRICA
Num chuveiro, numa estufa, num secador de cabelos ou num ferro de passar roupas, o calor é produzido pela corrente que atravessa um fio metálico (condutor). 
Nesse caso, a energia elétrica é transformada em energia térmica. Isso ocorre devido aos constantes choques dos elétrons contra os átomos do condutor, fazendo com que a energia cinética, média de oscilação dos átomos, aumente. Assim, aumenta a temperatura no condutor e, consequentemente, tudo o que estiver em contato com ele.
CORRENTE ELÉTRICA
Um fio de cobre possui cerca de 1022 átomos por centímetro cúbico, isso quer dizer que tem aproximadamente 1022 elétrons livres por cm3 . 
Esses elétrons ficam saltando de um átomo para outro sem qualquer movimento ordenado. 
No entanto, se estabelecemos um campo elétrico no interior do condutor (o fio de cobre), forçamos um movimento numa direção preferencial. 
CORRENTE ELÉTRICA
Corrente elétrica = movimento preferencial das cargas elétricas através de um condutor.
CORRENTE ELÉTRICA
O sentido convencional da corrente i não é o sentido do movimento dos elétrons, como poderia se pensar, é o mesmo do vetor campo elétrico. Portanto, oposto ao movimento dos elétrons. 
A intensidade da corrente é a quantidade de carga que atravessa a seção transversal por unidade de tempo. Assim, se num intervalo de tempo ∆t passa através da seção uma quantidade de carga Q, a intensidade de corrente i é:
CORRENTE ELÉTRICA
RESISTÊNCIA ELÉTRICA E CONDUTÂNCIA
Quando elétrons livres são forçados a percorrer um condutor sob efeito de um campo estabelecido, devido à diferença de potencial nos terminais, ocorrem interações entre esses elétrons e as demais partículas atômicas, aumentando a agitação dos átomos que compõem o condutor. 
Em consequência disso, ocorre um aumento na temperatura do condutor. 
Isso significa que ocorre uma conversão de energia elétrica em energia térmica (fenômeno conhecido também por “efeito joule”). 
RESISTÊNCIA ELÉTRICA E CONDUTÂNCIA
A maior ou menor dificuldade de movimentação, na direção do campo, encontrada pelos elétrons, constitui a resistência elétrica R do condutor. 
As experiências mostram que a resistência depende da temperatura, do material e das dimensões do condutor.
PRIMEIRA LEI DE OHm
As experiências também mostram que quando uma diferença de potencial ∆V é aplicada ao condutor da figura, mantido à temperatura constante, a corrente observada é proporcional à voltagem aplicada. Sendo a constante de proporcionalidade igual a R, assim podemos escrever
SEGUNDA LEI DE OHm
Tópico 2 - MAGNETISMO
Os ímãs possuem a propriedade de atrair materiais e apresentam duas regiões distintas, denominadas polos, que possuem o nome de polo norte e polo sul. Note a figura que segue. Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e de nomes contrários se atraem.
Esse físico notou, em uma de suas experiências sobre eletricidade, que um condutor percorrido por uma corrente elétrica muda a orientação da agulha de uma bússola próximo dele. 
Isso significa que o movimento dos elétrons da corrente elétrica gera um campo magnético nas proximidades dele.
Experiência de Oersted
Experiência de Lenz
O inverso também é verdadeiro, a variação de um campo magnético próximo a um fio condutor gera corrente elétrica. 
Embora campos magnéticos e elétricos sejam associados, existe uma diferença primordial entre cargas elétricas e polos magnéticos. 
Podemos isolar cargas elétricas positivas e negativas, porém o mesmo não acontece com os polos magnéticos; é impossível separar polo norte e polo sul. 
Ao dividir um ímã em duas partes podemos observar que cada parte conterá um novo polo norte e um novo polo sul. E assim sucessivamente, por mais divisões que efetuamos
Campo magnético
A região ao redor do ímã e o representamos através de linhas imaginárias fechadas que saem do polo norte e entram no polo sul. 
Na figura a seguir mostramos as linhas de campo de dois ímãs criados industrialmente e o campo magnético devido ao interior da Terra.
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO POR UM CONDUTOR RETILÍNEO
Os estudos de Ampére estabelecem uma regra para determinar o campo magnético criado por uma corrente elétrica conhecida como a regra da mão direita.
FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM CONDUTOR RETILÍNEO
Tópico 3 - ÓTICA
A luz é uma onda eletromagnética que carrega consigo informações que podem ser decodificadas.
Porém, a luz é somente uma das formas de radiação eletromagnética.
Há outros tipos de radiação com o qual nos deparamos diariamente, tais como os raios X, os raios gama, o infravermelho, o ultravioleta, as ondas de rádio. 
Devido à sua natureza ondulatória, as radiações são determinadas pelas suas frequências e, consequentemente, pelos seus comprimentos de onda
FONTES DE LUZ
Para que possamos ver um objeto é necessário que ele irradie alguma luz até nossos olhos. 
Essa luz pode ser própria ou simplesmente o reflexo de alguma luz incidindo sobre ele. 
Esses corpos emitindo luz são denominados fontes de luz e podem ser de dois tipos. 
Fontes primárias, que fornecem a própria luz, ou fontes secundárias, que fornecem a luz proveniente da reflexão sobre a sua superfície. 
PROPRIEDADES DA LUZ
A luz viaja com velocidade de c = 3 x 108 m/s em linha reta. 
Quando refletida ou refratada, sofre um desvio, continuando em seguida a trajetória retilínea. 
Essa propriedade da luz implica em algumas leis que facilitam a sua observação e aplicação em instrumentos óticos. 
REFLEXÃO
Ao incidirmos luz sobre a superfície de separação entre dois meios n e n´, parte da luz retorna ao meio de origem e a outra parte entra no segundo meio. Quando estudamos a luz que é refletida pela superfície precisamos ter em mente duas leis importantes.
REFRAÇÃO
Note o raio 3, na figura anterior, parte da luz atravessou o meio n´ mudando de direção, φ´´. 
A refração depende do meio que o raio atravessa. 
Também depende do ângulo de incidência. 
Os raios que incidem perpendicularmente ao meio não sofrem refração. 
Raios que incidem próximo à normal sofrem pequeno desvio, e este aumenta à medida que o ângulo de incidência aumenta. 
A maior ou menor refração depende do comprimento de onda. 
Os comprimentos de onda maiores (vermelho) sofrem menor desvio que os comprimentos menores (azul), para um mesmo ângulo de incidência.
REFRAÇÃO
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
REFLEXÃO TOTAL
Quando a luz é refratada ao passar de um meio mais refringente n2 para outro menos refringente n1 existe uma situação em que o raio refratado é paralelo à superfície (ângulo limite φL). Aumentando um pouco mais o ângulo de incidência, o raio refratado desaparece e toda a luz é refletida.
Tópico 4 - ACÚSTICA
ONDAS SONORAS
A onda da figura é uma perturbação periódicaque se desloca no espaço-tempo. O comprimento de onda λ caracteriza a oscilação espacial e a frequência f caracteriza a periodicidade do movimento. A unidade de medida da frequência no Sistema Internacional é o hertz (Hz).
EFEITO DOPPLER
Tópico 5 - RELATIVIDADE E MECÂNICA QUÂNTICA
TEORIA DA RELATIVIDADE
PRIMEIRO POSTULADO: as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. 
SEGUNDO POSTULADO: a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor qualquer que seja o referencial da fonte
SIMULTANEIDADE, DILATAÇÃO DO TEMPO E CONTRAÇÃO DA DISTÂNCIA
MECÂNICA QUÂNTICA
A mecânica quântica estuda principalmente as propriedades do mundo microscópico. 
As grandezas físicas normalmente são encontradas em múltiplos de uma quantidade elementar, fundamental, quando isso acontece dizemos que essa grandeza física é quantizada. 
Essa quantidade elementar é denominada de quantum e no plural, quanta. 
Einstein em 1905 propôs a quantização da luz e chamou o quantum de luz de fóton e afirmou que a menor quantidade de energia que uma onda de luz pode possuir é a energia de um único fóton,
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