Compreendendo a Física - Vol. 3

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que é a expressão da energia de partículas sem massa, 
como os fótons. (Na verdade, como vamos ver no final 
deste capítulo, atribuiu-se uma provável massa ao 
fóton resultante de considerações teóricas que estão 
muito além do alcance deste livro; mesmo assim, essa 
massa é incomensuravelmente pequena, mesmo em 
relação a partículas elementares como os elétrons, por 
isso ela pode ser considerada nula.)
Essa substituição de m por zero implica também 
outra conclusão:
Toda partícula com massa nula tem velocidade c.
Essa conclusão tem duas implicações extraodinárias:
I \u2013 existem partículas sem massa; 
II \u2013 essas partículas só existem em movimento e sem-
pre \u201cviajam\u201d com a velocidade da luz.
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Eletrostática
Há milhões de anos, nossos antepassados já contemplavam 
assustados os relâmpagos que cortavam os céus. Milhares de 
anos depois, outro ser humano percebeu, intrigado, que algumas 
resinas esfregadas com a pele de animais tornavam-se capazes 
de atrair pequeninas folhas e gravetos. Mas só há cerca de três 
séculos compreendemos que essas eram apenas diferentes 
faces do mesmo fascinante fenômeno: a eletricidade.
10 11
ABERTURA DE UNIDADE
Cada unidade começa com 
uma página dupla, ilustrada 
por algum fenômeno natural 
ou construção humana que 
mostra a importância do 
conteúdo a ser estudado.
ABERTURA DE CAPÍTULO
Os capítulos se iniciam com uma 
imagem de abertura acompanhada 
de um breve texto, que funciona 
como ponto de partida para o 
estudo do conteúdo.
Conheça seu livro
Entenda como está organizado o seu livro de Física.
TEXTO PRINCIPAL, EXERCÍCIOS RESOLVIDOS, EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
E BOXES COMPLEMENTARES
O texto básico do conteúdo é apresentado em linguagem simples e 
acessível, sem prejuízo do rigor necessário à abordagem de uma disciplina 
científica. Nesse texto básico foram intercalados exercícios detalhadamente 
resolvidos seguidos de exercícios propostos (chamados simplesmente de 
Exercícios) para que você possa refletir sobre o que está estudando e avaliar 
sua compreensão do que lê. Como complemento, apresentamos alguns 
boxes junto ao texto, com fundo colorido, relacionados a algum termo do 
texto principal (que também vem destacado com uma cor diferente).
Aberturas de 
unidade instigantes 
ilustram os 
conceitos que serão 
estudados.
Texto simples 
e acessível 
acompanhado de 
exercícios e 
boxes.
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conexões GEOGRAFIA
As usinas hidrelétricas e a produção de energia no Brasil
Durante o estudo desta unidade, vimos que a 
descoberta da indução eletromagnética foi um pon-
to crucial na história da humanidade, proporcionan-
do novos meios de geração de energia e produção 
de bens. Com essa descoberta, tornou-se possível 
a transformação de energia mecânica em energia 
elétrica, o que viabilizou a construção de usinas para 
a geração de eletricidade, como é o caso das usinas 
hidrelétricas, que utilizam a energia cinética da água 
para gerar corrente elétrica.
As figuras a seguir esquematizam o funciona-
mento geral de uma usina hidrelétrica (figura a) e de 
um gerador eletromagnético, ou dínamo (figura b), 
elemento fundamental da usina.
Para a construção de uma hidrelétrica é neces-
sário um reservatório, ou seja, uma grande área 
inundada que armazene a água. Para isso, geralmente constrói-se uma enorme barreira (ou represa) para conter 
essa água. Essa barreira contém portas de controle (ou comportas) que se abrem e, pela ação da gravidade, a água 
é direcionada à turbina por meio de um duto condutor. Nessa etapa, ocorre a transformação da energia potencial 
da água em energia cinética. A água atinge as lâminas (ou pás) da turbina, fazendo-a girar e, com ela, o conjunto de 
ímãs preso a uma roda circular, acoplada por meio de um eixo (veja a figura b). 
A rotação dos ímãs faz variar o fluxo do campo magnético (D\ufffd
B
) que atravessa a bobina que circunda esses 
ímãs e dá origem a uma força eletromotriz induzida (\u3b5), alternada. Quando os terminais dessa bobina são ligados 
a um circuito elétrico externo \u2014 no caso, as linhas de transmissão conectadas aos consumidores \u2014, aparece nele 
uma corrente alternada. Como a potência elétrica utilizada pelos consumidores, desde grandes indústrias a pe-
quenas residências, varia muito, a distribuição de eletricidade a todos eles é ajustada por meio de transformadores 
isolados ou em grupos, em estações intermediárias, como está descrito e ilustrado na página 194.
Para que as altas-tensões dos cabos que transmitem a eletricidade não afetem nem ponham em risco os mo-
radores das regiões por onde passam, eles são sustentados por torres de alta-tensão, cuja altura é proporcional à 
tensão transmitida por esses cabos.
As usinas hidrelétricas têm grande impor-
tância econômica e social, visto que a sociedade 
contemporânea depende completamente de fon-
tes de energia. Além disso, a energia de origem 
hidrelétrica é uma fonte renovável, pois depende 
apenas da existência de rios com potencial hi-
drelétrico (rios com grandes corredeiras ou que-
das-d\u2019água), como ocorre na hidrografia de paí- 
ses como Brasil, China, Estados Unidos, Canadá, 
Rússia, Noruega, Japão, entre outros. Em termos 
mundiais, a hidreletricidade não é a fonte mais uti-
lizada (são os derivados do petróleo).
Contudo, o panorama se inverte no Brasil, 
onde, segundo dados do Balanço Energético 
Nacional (BNE) de 2012, a energia de origem 
hidrelétrica responde por 81,9% da produção 
(veja o gráfico acima). Isso porque o Brasil é 
um país de grande potencial hidrelétrico, em 
vista da grande quantidade de rios de planal-
to, abarcando algumas das maiores bacias hi-
drográficas e usinas do planeta (veja o mapa 
ao lado).
O Brasil tem destaque na produção de 
energia, sobretudo renovável, o que é su-
mamente importante do ponto de vista do 
desenvolvimento sustentável. Contudo, é 
importante ressaltar que a construção e o 
funcionamento de uma usina hidrelétrica ge-
ram sérios impactos ambientais.
222 UNIDADE 3 \u2013 ELETROMAGNETISMO CAPÍTULO 11 \u2013 DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS AOS FÓTONS 223
Adaptado de: How Stuff Works. Disponível em: <http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas1.htm>. Acesso em: 8 jan. 2013.
Figura a Figura b
1. Segundo o site da Itaipu Binacional (<www.itaipu.gov.br/energia/comparacoes>. Acesso em: 9 jan. 2013.), empresa 
que administra a usina de Itaipu, a vazão de cada turbina é de 700 m3/s, que corresponde à vazão média das cataratas 
(1 500 m3/s ), e a altura da barragem principal é de 196 metros. Com esses dados, avalie a potência elétrica máxima que 
pode ser obtida em cada turbina.
2. Considerando que uma usina hidrelétrica transforma energia potencial em energia cinética e depois em energia elétrica, 
que características de um rio podem determinar a potência elétrica que uma usina hidrelétrica pode fornecer? 
3. Pesquise e responda:
a) O que é desenvolvimento sustentável?
b) Quais são os principais impactos ambientais decorrentes da construção e do funcionamento de uma usina hidrelétrica?
ampl iando o conhec imento
Biomassa
6,6%
Eólica
0,5%
Carvão e derivados
2,7%
Derivados de petróleo
2,5%
Gás natural
4,4%
Hidrelétrica
81,9%
Nuclear
2,7%
Oferta de energia elétrica por fonte no Brasil \u2013 2011
A usina hidrelétrica binacional de Itaipu, uma das maiores do mundo.
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Thiago Ribeiro
Thiago Ribeiro fez um comentário
Cadê como posso vê as resostas!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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Willy
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Beto
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Posso fazer download
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Beto
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Paulo
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