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Prof. Ênio Bruce BASES FÍSICA – 2016.2 - 2º Semestre eniobruce@hotmail.com LINK PARA BAIXAR AS AULAS DE BASES FÍSICAS goo.gl/Gl7Wpc O QUE É FÍSICA? A ciência e a engenharia se baseiam em medições e comparações. Assim, precisamos de regras para estabelecer de que forma as grandezas são medidas e comparadas, e de experimentos para estabelecer as unidades para essas medições e comparações. Um dos propósitos da física (e também da engenharia) é projetar e executar estes experimentos. Este é o propósito deste primeiro capítulo a medição. GRANDEZA FÍSICA É o que pode ser medido Comprimento e velocidade Tempo Temperatura Força GRANDEZA NÃO FÍSICA É o que não pode ser medido, ou seja, não podemos atribuir um valor numérico. Amor Amizade Dor Raiva Medo GRANDEZA ESCALAR Fica perfeitamente entendida pelo valor numérico e pela unidade de medida; não se associa às noções de direção e sentido. Ex: Temperatura, Massa, Tempo, Energia, etc. GRANDEZA VETORIAL Necessita, para ser perfeitamente caracterizada, das idéias de direção, sentido, de valor numérico e de unidade de medida. Ex: Força, Impulso, Quantidade de movimento, Velocidade, Aceleração,etc. TIPOS DE GRANDEZAS UNIDADES DE MEDIDAS Medir uma grandeza física significa compará-la como uma outra grandeza de mesma espécie, tomada como padrão. Este padrão é a unidade de medida. No Brasil, o sistema de unidade oficial é o Sistema Internacional de unidades, conhecido como SI, ou sistema MKS. UNIDADES UNIDADES DO SISTEMA INTERNACIONAL (SI) 1-Comprimento – metro (m) ; 2-Massa – quilograma (Kg); 3-Tempo – segundo (s); 4-Temperatura – Kelvin(K); 5-Mol – (mol); 6-Corrente elétrica-Ampère (A); 7-Intensidade luminosa – candela (cd) Sistemas de Unidades oscarsantos@utfpr.edu.br Algumas unidades fundamentais: Grandeza Sistema Internacional - SI CGS Comprimento Metro Tempo Massa Carga elétrica Metro – m Segundo – s Quilograma – kg Coulomb - C Centímetro – cm Segundo – s Grama - s Algumas unidades derivadas: Grandeza Sistema Internacional - SI CGS Velocidade Aceleração Força Energia m/s m/s2 kg.m/s2 = Newton kg.m2/s2 = Joule cm/s cm/s2 g.cm/s2 = Dina g.cm2/s2 = Erg Múltiplo Prefixo Símbolo 1024 yotta Y 1021 zetta Z 1018 exa E 1015 peta P 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 quilo k 102 hecto h 101 deca da Múltiplos e Submúltiplos adotados no SI: Prefixos das potências de 10 Múltiplo Prefixo Símbolo 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro μ 10-9 nano η 10-12 pico p 10-15 fempto f 10-18 atto a 10-21 zepto z 10-24 yocto y 1 30,48 12ft cm in polegada 1 1,61mi km Em países de língua inglesa: sistema inglês de unidades (comprimento – pé (ft), força – libra-força (lb), tempo – segundo (s). fatores de conversão: 1 2,54in cm Exemplo: Considerando a velocidade de um carro de 108 km/h, converta-a para metros por segundo e milhas por hora. (30 m/s e 67,1 mi/h). Km/h m/s : multiplica ou divide por 3,6 Grandeza Símbolo Dimensão Unidade Área A L2 m2 Volume V L3 m3 Velocidade v L/T m/s Aceleração a L/T2 m/s2 Força F ML/T2 kg.m/s2 Pressão (F/A) p M/LT2 kg/m.s2 Densidade (M/V) ρ M/L3 kg/m3 Energia E ML2/T2 kg.m2/s2 Potência (E/T) P ML2/T3 kg.m2/s3 DIMENSÕES DAS GRANDEZAS FÍSICAS: As dimensões das grandezas físicas dependem das dimensões das grandezas fundamentais envolvidas: Nomes das unidades e símbolos É preciso cuidado ao utilizar os símbolos das grandezas físicas pois eles obedecem ao um padrão e só estarão escritos corretamente se esse padrão for respeitado. - Quando a unidade for estabelecida a partir do nome do cientista ou pessoa homenageada. Unidade por extenso: newton (minúscula) Símbolo: N (maiúscula) - A respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou representada pelo seu símbolo, mas não pode misturar parte escrita por extenso com parte expressas por símbolo. Ex: 10 metros 10 m 10 mts 10 met ALGUNS ENGANOS Errado ◦ Km, Kg - a grama ◦ 2 hs, 15 seg ◦ 80 KM/H ◦ 250°K ◦ um Newton • Correto – km, kg - o grama – 2 h, 15 s – 80 km/h – 250 K – um newton Outros enganos Unidades de comprimento ou distância Grandeza: distância ou comprimento Unidade no SI: metro Símbolo da unidade: m Muitas medidas são realizadas com os múltiplos e submúltiplos do metro, dentro do sistema métrico decimal. Múltiplos e submúltiplos do metro mkm hm dam dm cm mm Quilômetro hectômetro decâmetro metro decímetro centímetro milímetro Um mesmo comprimento pode ser fornecido em unidades diferentes. Por exemplo, uma pessoa pode dizer que mora a 500 m ou 0,5 km da padaria. mkm hm dam dm cm mm Quilômetro hectômetro decâmetro metro decímetro centímetro milímetro Para fazermos a conversão de uma unidade para outra, multiplicamos ou dividimos por 10 em cada unidade. 10x 10x 10x 10x 10x 10x : 10: 10: 10: 10 Ex 1: Vamos transformar 1 m em cm. mkm hm dam dm cm mm Quilômetro hectômetro decâmetro metro decímetro centímetro milímetro 10x 10x 1m 1 x 10 x 10 = 100 cm 1 x 100 = 100 cm 1,0 = 100, 0 cm Ex2: Transformar 1 km em m. mkm hm dam dm cm mm Quilômetro hectômetro decâmetro metro decímetro centímetro milímetro 10x 10x 10x 1 1000 mkm hm dam dm cm mm Quilômetro hectômetro decâmetro metro decímetro centímetro milímetro Ex 3: Transformar 25m em mm e em km. 10x 10x 10x : 10: 10 25 25000 25 m em mm = 25 x 1000 = 25000 mm 25,0 = 25000,0 mm 25 m em km = 25/1000 =0,025 km 25,0 m = 0,025 km Unidades de área - Grandeza: área (grandeza derivada do metro) - Unidade no SI: metro quadrado - Símbolo da unidade: m² - Para determinar a área, multiplicamos duas dimensões: a largura e o comprimento. - Para obter o resultado correto, a largura e o comprimento devem estar na mesma unidade. Área = largura (m) x comprimento (m) = m² Atenção: para áreas de diferentes figuras planas como triângulo, trapézios, circulo, existem relações próprias para cálculo. c o m p ri m e n to largura Unidades de volume - Grandeza: volume (grandeza derivada do metro) - Unidade no SI: metro cúbico - Símbolo da unidade: m³ - Para determinar o volume de um sólido, multiplicamos três dimensões: a largura, o comprimento e a altura usando a mesma unidade. Volume = largura (m) x altura (m) x comprimento (m)= m³ a lt u ra largura O volume também é a grandeza para medir líquido, sendo utilizado como unidade o litro (L). 1 L = 1 dm³ Unidades de tempo - Grandeza: tempo - Unidade no SI: segundo - Símbolo da unidade : s Medidas do tempo: -1 minuto (min) = 60 segundos (s) -1 hora (h) = 60 min = 3600 s - 1 dia = 24 h = 1.440 min = 86.400 s - 1 ano ≈ 365 dias, 5 h, 48 min, 45s ≈ 8766 h. Unidades de massa - Grandeza: massa - Unidade no SI: quilograma - Símbolo da unidade : kg - Um quilograma equivale a 1000 gramas e, assim como a medida de comprimento, podemos encontrar os múltiplos e submúltiplos do grama. g kg hg dag dg cg mg Quilograma hectograma decagrama grama decigramacentigrama miligrama - Entre outras unidades, temos: - 1 t (tonelada) = 1.000 kg = 1.000.000 g 4 10 6 10 10 10 2 3 5 10 10 10 110 10 10 0 5 5 NOTAÇÃO CIENTÍFICA: Utilizada para simplificar o trabalho com números grandes ou pequenos. Exemplos: Distância Terra-Sol = 150.000.000.000m = 1,5x1011m; O diâmetro de um vírus = 0,00000001m = 1x10-8m. Multiplicação e Divisão: 102x103 = 105 AULA 1 – UNIDADES E GRANDEZAS FÍSICAS FÍSICA TEÓRICA I NOTAÇÃO CIENTÍFICA Toda medida deve ser expressa por um número entre 1 e 10 seguido da multiplicação pela potência de 10 apropriada, de forma a não modificar a medida. • = 5,24 x 108524.000.000 • = 3,20 x 10-60,0000032 • = 7,20 x 1037200 • = 7,21 x 1037210 • = 9,88 x 10498750 • = 7,21 x 105720609 • = 8,20 x 10-20,082 • = 8,80 x 10-40,0008800 Arredondamento de AS Em alguns casos pode ser necessário fazer arredondamentos, eliminando AS. Para fazer arredondamentos usamos a regra : a) O último algarismo conservado não se altera se o AS eliminado for menor do que 5. : Ex: 2,422 reduzido a 2AS 25,323 reduzido a 3AS 25,323 reduzido a 2AS fica 2,4 fica 2,53 104 fica 2,5 104 b) O último AS conservado é acrescido de uma unidade se o AS eliminado for maior ou igual a 5. Ex: 43,765 reduzido a 4 AS 45.768 reduzido a 2AS 0,0379 reduzido a 2AS fica 43,77 fica 4,6 104 fica 0,038 Operações com algarismos significativos Adição e Subtração: O resultado deve preservar a mesma quantidade de casas decimais da parcela com menos casas decimais. • (35, 4 + 8 + 2, 35)m = 45,75 m= 46 m • (33, 422 − 8,00)m = 25, 422 m = 25 m Multiplicação e divisão: O resultado deve ter o mesmo número de algarismos significativos que a parcela com menos algarismos significativos. • 6, 221 × 2,0 = 12, 442 = 12 • 0, 345 ×3457 = 1192,665= • 9,2 / 2,31 = 3,98 = 4,0 31,19 10x
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