Fundamentos de Fisica I
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Fundamentos de Fisica I


DisciplinaFísica Básica I1.081 materiais10.587 seguidores
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e colisões
3. Movimento em duas e três dimensões 10. Cinemática da rotação
4. Leis de Newton 11. Dinâmica de corpo rígido
5. Aplicações das leis de Newton 12. Leis de conservação para sistemas de partículas
6. Energia e trabalho 13. Equilíbrio de corpos rígidos
7. Energia potencial e conservação da energia 14. Gravitação
As atividades que se encontram ao longo do livro devem ser resolvidas no espaço em 
branco disponível ao lado do texto. As soluções de quase todas as atividades propostas 
estão no final de cada aula. Evite pular diretamente para as soluções, ou estará fadado 
ao insucesso. Há também um conjunto de questões teóricas, uma lista de exercícios de 
fixação e uma lista de problemas. 
Os exercícios de fixação são considerados apenas a primeira parte do aprendizado, 
pois você deve entender bem os conceitos e princípios básicos antes de passar para a 
resolução dos problemas. Para obter sucesso nas avaliações, é importante resolver os 
problemas propostos. Neles você aplicará o que aprendeu em situações mais elaboradas 
que exigirão uma estratégia adequada para sua solução. O item \u201cPense e responda\u201d, 
propositalmente, não tem resposta. Ele tem a intenção de fazer você pensar um pouco 
mais sobre o assunto.
Lembre­se de que o estudo autônomo exige mais perseverança e muita dedicação, 
como em um curso presencial. Siga o cronograma da forma mais fiel possível, para 
evitar atropelos. Não ler as aulas e não fazer as atividades propostas é enganar a si 
mesmo.
Descubra seu ritmo de estudo e faça apenas o número de disciplinas que lhe permita 
ter bom rendimento. Lembre­se de que a UFMG permite um tempo de integralização 
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curricular bem maior que os tradicionais quatro anos, caso seja necessário.
Ao longo dos vários anos de prática de ensino, curiosamente, chegamos a três ensina­
mentos que sintetizam bem as situações vividas pela maioria dos professores e estu­
dantes de física. São eles:
\u2022 Ninguém ensina o que não sabe;
\u2022 Só se aprende o que se quer;
\u2022 Roda de carro apertada é que canta.
Sem saber o conteúdo não é possível ensinar a ninguém, no máximo repassar o conhe­
cimento. Ainda, de nada adianta ter um ótimo professor se não houver interesse e 
vontade de aprender por parte do estudante. Por último, mas não menos importante, 
cada um sabe de seus problemas e de suas dificuldades, mas não há conquistas sem 
esforço.
Sucesso!
UNIDADE 1 
Um convite à compreensão da natureza
Esta unidade tem a intenção de convidá­lo para uma jornada rumo 
à compreensão da natureza. Portanto, sinta­se convidado!
AULA 1
A física e a compreensão da natureza
Objetivos
\u2022 Discutir com seus colegas alguns aspectos históricos da mecânica newtoniana;
\u2022 Reconhecer os limites de validade das teorias físicas e as simplificações envolvidas;
\u2022 Descrever o que são as grandezas físicas, seus padrões e suas unidades;
\u2022 Entender o Sistema Internacional de Unidades e a notação científica;
\u2022 Fazer análise dimensional, conversão de unidades e estimar ordem de grandeza;
\u2022 Operar com algarismos significativos e expressar a incerteza de uma medida;
\u2022 Distinguir entre precisão e exatidão de uma medida e calcular o valor mais provável .
1.1 ALGUMAS RAZÕES PARA NÃO SE ESQUECER DA FÍSICA
Quase todo livro de física que conhecemos começa com um discurso sobre o quanto a 
física é bela e importante. Quanto a isso não restam dúvidas. Mas se a física é assim 
tão bacana e tão fundamental, por que será que as pessoas sempre nos dizem, educa­
damente, que \u201cnão gostam muito de física\u201d? Normalmente a razão desse desencanto 
é consequência da dificuldade com a linguagem empregada (no caso, a matemática), 
e não com a física propriamente dita. Outras vezes o problema não é com a matemá­
tica, mas com o entendimento dos conceitos. Também, não é para menos, você deve 
se lembrar de ter passado horas discutindo sobre determinado assunto, escrevendo 
fórmulas e mais fórmulas no quadro, sem, contudo, ter feito o mais simples dos expe­
rimentos para observar o que acontece.
Por exemplo, você entende que velocidade média é o deslocamento durante um dado 
intervalo de tempo, sabe escrever que , sabe que depende da direção e do 
sentido, mas não compreende exatamente o que isso significa. Faça então o seguinte 
experimento: escolha um local em sua casa que esteja ligado ao seu quarto por uma 
linha reta. Experimente andar do seu quarto até esse local, contando o número de 
passos e cronometrando o tempo gasto no percurso. Calcule agora sua velocidade 
média.
No nosso caso, para ir do quarto para o banheiro, foram percorridos 10 passos durante 
um intervalo de tempo de 10 segundos. Logo, a velocidade média foi de um passo por 
segundo. Mas, velocidade é uma grandeza vetorial. Quer dizer, depende da direção e 
do sentido. Como assim? Se o objetivo fosse tomar um banho, andar um passo por 
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segundo na \u201cdireção\u201d quarto­cozinha não serviria. Também não adiantaria estar na 
direção correta, quarto­banheiro, seria preciso andar no \u201csentido\u201d correto: do quarto 
para o banheiro.
Como se pode ver, para aprender física é preciso vivenciar a física. E é com esse 
intuito que gostaríamos de lhe convidar para uma jornada fascinante rumo ao enten­
dimento do comportamento da natureza e, consequentemente, da própria física. 
Mesmo porque você já vivencia a física em seu dia a dia. Vamos lembrar algumas situ­
ações em que isso ocorre.
Imagine como seria comprar uma calça ou um sapato, se em cada lugar que você 
chegasse o número 37 dependesse do tamanho do pé do prefeito. Como seriam as 
relações comerciais entre os países? E a comparação entre os trabalhos científicos? 
Pois é, o Sistema Internacional de Unidades estabelece os padrões de comprimento, 
tempo e massa que permitem uma uniformização das medições em todo o mundo.
Será que você conseguiria chegar a tempo em seu trabalho sem levar em conta o tempo 
necessário para o deslocamento de sua casa até o local de trabalho? E sem levar em 
conta a velocidade média dos automóveis no horário de pico do trânsito em sua 
cidade? Você já experimentou descer de um ônibus em movimento? Por sua própria 
experiência, já sabe que sua velocidade relativa ao chão é maior, portanto precisará 
aumentar o ritmo de sua passada quando colocar o pé no chão, ou acabará caindo.
Seria possível andar se não houvesse atrito? Experimente correr de meias sobre um 
chão bem encerado e depois sobre um piso bem grosso. Percebeu como a rugosidade 
do piso interfere? Tente agora abrir a porta de sua casa empurrando­a próximo à 
maçaneta e depois próximo à dobradiça. Qual é o jeito mais fácil? Aplicar uma força 
mais longe do ponto de rotação gera maior torque, portanto, menor força para se 
realizar o mesmo movimento.
É mais fácil frear um carro ou um caminhão andando à mesma velocidade? Todo 
mundo sabe que é o carro. Isso mesmo, precisa se fazer menos força para frear o objeto 
com menor momentum ou quantidade de movimento.
Uma brincadeira que sempre fazemos com os alunos novatos no laboratório é pedir a 
eles que fervam um pouco de água até 110 °C. Depois de um bom tempo fervendo a 
água eles voltam dizendo: \u201cProfessor, o termômetro não passa de 100 °C !!!!\u201d E nós 
respondemos: "Por que será?" Pior seria ter de tomar remédio para febre toda vez que 
alguém resolvesse \u201cmedir\u201d sua temperatura com a mão.
Você já viu um ovo que tenha espatifado no chão, espontaneamente, fazer o movi­
mento inverso e voltar, inteirinho, para cima da mesa? Você já vivenciou uma situação 
em que todo o ar da sala, sozinho, resolve ficar num só canto? Pois é, como a proba­
bilidade de certos eventos ocorrerem é infinitamente pequena, os fenômenos natu­
rais ocorrem de forma irreversível, como se existisse uma linha do tempo. Como os 
físicos costumam dizer, a entropia, grandeza física que tenta