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Física 1Física 1 Conceitos preliminaresConceitos preliminares Medida e VetoresMedida e Vetores A natureza da FísicaA natureza da Física Unidades Unidades Conversão de unidadesConversão de unidades Dimensões de quantidades físicasDimensões de quantidades físicas Algarismos significativos e ordem de grandezasAlgarismos significativos e ordem de grandezas VetoresVetores Propriedades gerais dos vetoresPropriedades gerais dos vetores A Natureza da FísicaA Natureza da Física Grécia Grécia Antiga Antiga –– Filosofia natural de Aristóteles (384Filosofia natural de Aristóteles (384--322 a.C.)322 a.C.) –– Explicações dos fenômenos físicos: deduzidas de Explicações dos fenômenos físicos: deduzidas de suposiçõessuposições sobre o mundo, e não deduzidas da sobre o mundo, e não deduzidas da experimentaçãoexperimentação –– TTodaoda substância tem um “lugar natural” no universo: substância tem um “lugar natural” no universo: os os objetos caíam para se localizarem corretamente de acordo objetos caíam para se localizarem corretamente de acordo com a natureza: ocom a natureza: o éter, acima de tudo; logo abaixo, oéter, acima de tudo; logo abaixo, o fogo; fogo; depois odepois o ar; depois aar; depois a águaágua e, por último, ae, por último, a terra.terra. –– Método científico: Metodologia aristotélica Método científico: Metodologia aristotélica -- dois mil anosdois mil anos FÍSICA (palavra grega) - Conhecimento do mundo natural A Natureza da FísicaA Natureza da Física Cientista italiano Galileu Cientista italiano Galileu GalileiGalilei (1564(1564-- 1642) 1642) –– Método científico: Método empírico Método científico: Método empírico -- "pai da ciência moderna""pai da ciência moderna" –– Experimentos sobre o movimentoExperimentos sobre o movimento: : estudos sistemáticos do movimento estudos sistemáticos do movimento uniformemente acelerado e do uniformemente acelerado e do movimento do pêndulo. movimento do pêndulo. –– descobriu a lei dos corpos e descobriu a lei dos corpos e enunciou o princípio da inércia e o enunciou o princípio da inércia e o conceito de referencial inercialconceito de referencial inercial A Natureza da FísicaA Natureza da Física Isaac Newton (1643Isaac Newton (1643--1727) 1727) –– cientista inglêscientista inglês Generalização dos resultados Generalização dos resultados das experiências de Galileu das experiências de Galileu Três leis do movimentoTrês leis do movimento A Natureza da FísicaA Natureza da Física 200 anos 200 anos –– descobertas: descobertas: –– James Maxwell James Maxwell –– James JouleJames Joule –– Sadi Carnot Sadi Carnot Física clássicaFísica clássica: mecânica, luz, : mecânica, luz, calor, som, eletricidade e calor, som, eletricidade e magnetismomagnetismo A Natureza da FísicaA Natureza da Física WilhelmWilhelm Röntgen Röntgen –– raio X (1895)raio X (1895) Antoine Becquerel e Marie e Pierre Antoine Becquerel e Marie e Pierre Curie Curie –– radioatividade (1896)radioatividade (1896) Física clássica?Física clássica? A Natureza da FísicaA Natureza da Física AlbertAlbert Einstein (1905) Einstein (1905) –– Teoria da relatividadeTeoria da relatividade–– espaço e espaço e tempo tempo –– Teoria quântica: energia é Teoria quântica: energia é quantizadaquantizada –– pacotes pacotes discretos X discretos X forma ondulatóriaforma ondulatória Física modernaFísica moderna UnidadesUnidades As leis da física expressam relações entre As leis da física expressam relações entre quantidadesquantidades físicas físicas Quantidades físicas são números obtidos através Quantidades físicas são números obtidos através da da mediçãomedição de fenômenos físicos. de fenômenos físicos. Medida de qualquer quantidade física envolve a Medida de qualquer quantidade física envolve a comparação com algum padrão definido comparação com algum padrão definido –– unidadeunidade Unidades básicas Unidades básicas –– sistema de unidadessistema de unidades Sistema Internacional de Sistema Internacional de Unidades (SI)Unidades (SI) Comitê Comitê internacional (1960)internacional (1960) 1.1. ComprimentoComprimento –– metrometro, m, m 2.2. MassaMassa –– quilogramaquilograma, kg, kg 3.3. TempoTempo –– segundosegundo, s, s 4.4. Corrente elétrica Corrente elétrica –– ampèreampère, A, A 5.5. Temperatura termodinâmica Temperatura termodinâmica –– kelvinkelvin, K, K 6.6. Quantidade de matéria Quantidade de matéria –– molmol, mol, mol 7.7. Intensidade luminosa Intensidade luminosa –– candelacandela, cd, cd O sistema tem sido quase universalmente adotado O sistema tem sido quase universalmente adotado –– exceções: Myanmar, Libéria e Estados Unidos.exceções: Myanmar, Libéria e Estados Unidos. UnidadesUnidades Sistema americanoSistema americano –– ComprimentoComprimento –– pépé, , ftft –– Força Força –– libralibra--forçaforça, , lbflbf –– TempoTempo –– segundosegundo, s, s Sistema cgs –– ComprimentoComprimento –– centímetrocentímetro, cm, cm –– Massa Massa –– gramagrama, g, g –– TempoTempo –– segundosegundo, s, s Prefixos de UnidadesPrefixos de Unidades UnidadesUnidades Conversão de unidadesConversão de unidades –– Quando quantidades físicas são somadas, Quando quantidades físicas são somadas, subtraídas, multiplicadas, ou divididas em uma subtraídas, multiplicadas, ou divididas em uma equação algébrica, a unidade pode ser tratada equação algébrica, a unidade pode ser tratada como qualquer outra quantidade algébrica. como qualquer outra quantidade algébrica. –– Exemplo: qual é a distância percorrida em 3 horas Exemplo: qual é a distância percorrida em 3 horas por um carro que se move a taxa e 80 quilômetros por um carro que se move a taxa e 80 quilômetros por hora?por hora? x=x=vtvt Dimensões de Dimensões de quantidades físicasquantidades físicas ComprimentoComprimento: [: [dd]=L]=L Tempo: [Tempo: [tt]=T]=T Massa: [Massa: [mm]=M]=M Dimensões de Dimensões de quantidades físicasquantidades físicas UnidadesUnidades Análise dimensionalAnálise dimensional –– Exemplo: A pressão P em um fluído em Exemplo: A pressão P em um fluído em movimento depende de sua massa específica movimento depende de sua massa específica r r e de sua rapidez e de sua rapidez vv. Encontre uma combinação . Encontre uma combinação simples de massa específica e rapidez que simples de massa específica e rapidez que tenha as dimensões corretas de pressão. tenha as dimensões corretas de pressão. UnidadesUnidades Algarismos significativos e casas decimaisAlgarismos significativos e casas decimais –– Quando multiplicando ou dividindo quantidades, Quando multiplicando ou dividindo quantidades, o número de algarismos significativos da o número de algarismos significativos da resposta final não é maior que aquele da resposta final não é maior que aquele da quantidade com o menor número de quantidade com o menor número de algarismos algarismos significativossignificativos.. –– Quando adicionando ou subtraindo quantidades, Quando adicionando ou subtraindo quantidades, o número de casas decimais da resposta deve o número de casas decimais da resposta deve coincidir com o do termo com o menor número coincidir com o do termo com o menor número de de casas decimaiscasas decimais. . Ordens de GrandezaOrdensde Grandeza Ordens de GrandezaOrdens de Grandeza O físico italiano O físico italiano Enrico Fermi Enrico Fermi (1901- 1954) usava estimativas de ordem de usava estimativas de ordem de grandeza para encontrar respostas grandeza para encontrar respostas para questões que pareciam para questões que pareciam impossíveis de calcular devido à falta impossíveis de calcular devido à falta de informaçõesde informações. . Esses problemas são com frequência Esses problemas são com frequência chamados de chamados de questões de Fermiquestões de Fermi ExemploExemplo: : Que espessura de borracha da banda de rodagem do pneu de seu automóvel é gasta quando você viaja 1 km? VetoresVetores Vetores: quantidades que têm Vetores: quantidades que têm magnitude e orientaçãomagnitude e orientação –– velocidade, aceleração, forçavelocidade, aceleração, força Escalares: quantidades com Escalares: quantidades com magnitude mas sem orientaçãomagnitude mas sem orientação –– rapidez, massa, volume, temporapidez, massa, volume, tempo VetoresVetores Representação:Representação: Magnitude de :Magnitude de : VetoresVetores vetor deslocamento: objeto se desloca vetor deslocamento: objeto se desloca de uma posição A para uma posição Bde uma posição A para uma posição B –– representa a mudança de posição de um representa a mudança de posição de um objeto (não o caminho descrito)objeto (não o caminho descrito) A B VetoresVetores Adição de vetoresAdição de vetores –– Soma vetorial ou resultanteSoma vetorial ou resultante VetoresVetores Método geométrico e método paralelogramo Método geométrico e método paralelogramo Lei comutativa VetoresVetores Subtração de vetoresSubtração de vetores VetoresVetores Componentes de vetoresComponentes de vetores VetoresVetores CompontentesCompontentes Ângulo Ângulo Magnitude Magnitude VetoresVetores VetoresVetores Vetores unitários Vetores unitários –– vetor vetor adimensionaladimensional de de magnitude igual a 1magnitude igual a 1 –– são convenientes para são convenientes para expressar vetores em expressar vetores em termos de suas termos de suas componentes retangularescomponentes retangulares –– apontam nos sentidos apontam nos sentidos positivos x, y e zpositivos x, y e z VetoresVetores Um vetor qualquer pode Um vetor qualquer pode ser escrito como a soma ser escrito como a soma de três vetores, cada um de três vetores, cada um deles paralelo a um eixo deles paralelo a um eixo coordenado coordenado VetoresVetores Soma de dois vetores pode ser escrita Soma de dois vetores pode ser escrita em termos dos vetores unitáriosem termos dos vetores unitários
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