Física das Radiações - Introdução À Física

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INTRODUÇÃO 
À 
FÍSICA
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A palavra física tem origem grega (physike) e significa ciência da natureza
A Física é uma
das ciências que estuda a natureza
 
e suas propriedades
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O objectivo da Física é fornecer uma compreensão quantitativa de certos fenômenos básicos que ocorrem no nosso Universo
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DEFINIÇÃO
A FÍSICA tem como objetivo a formação de leis que regem os fenômenos da natureza, estudando as propriedades da matéria e da energia.
Cientificamente, a palavra fenômeno significa acontecimento ou transformação, não possuindo o sentido de fato extraordinário ou algo incomum.
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FENÔMENOS 
a) Fenômeno Físico: não altera a natureza dos corpos. Como exemplo temos o corte de uma folha de papel.
b) Fenômeno Químico: altera a natureza dos corpos. Exemplo: Uma folha de papel queimada, o papel deixa de ser papel, tornando-se cinzas.
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A Física é a ciência mais fundamental e por isso os fenómenos químicos, biológicos… em princípio, podem ser explicados pelas leis da física
 mas na prática isso é difícil de acontecer uma vez que envolve equações muito complexas 
Aplicações de avanços básicos da física têm grande impacto em outras atividades como:
TECNOLOGIA
 COMPUTAÇÃO 
ENGENHARIA
 MEDICINA
MATEMÁTICA
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DIVISÃO DA FÍSICA CLÁSSICA
a) Mecânica: Estuda os movimentos, relacionando três grandezas fundamentais: comprimento, massa e tempo; está dividida em Cinemática, Dinâmica e Estática.
b) Termologia: Estuda o calor e os fenômenos térmicos.
c) Óptica: Estuda a luz e os fenômenos luminosos.
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d) Ondulatória: Estuda os fenômenos físicos envolvendo os diversos tipos de ondas. A Acústica faz parte desse estudo.
e) Eletricidade: Estuda os fenômenos elétricos, fundamentados nas propriedades das cargas elétricas.
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DIVISÕES PEDAGÓGICAS DA FÍSICA:
FÍSICA
 - MECÂNICA
 - TERMOLOGIA
 - ÓPTICA
 - ONDULATÓRIA
 - ELETRICIDADE
 (movimentos)
 (calor)
 (luz)
 (ondas)
 (energia elétrica)
 - CINEMÁTICA
 (efeitos)
 - DINÂMICA
 (causas)
 - ESTÁTICA
 (equilíbrio)
MECÂNICA
- Área da Física que estuda os movimentos.
Foi dividida em:
CINEMÁTICA: estuda o movimento dos corpos sem enfocar sua causa, procurando investigar o que está acontecendo durante esse movimento: posição, tempo, velocidade, etc.
DINÂMICA: procura investigar suas causar, ou seja, o porquê de um movimento estar ocorrendo.
As DUAS forças fundamentais
 da natureza.
 Força Gravitacional
Descrita pela lei de Newton da gravitação universal, objetos com massa exercem atração uns sobre os outros. 
Gravidade vem do latim “gravitas”, formado a partir do adjetivo “gravis” (pesado).
 Introdução a gravidade
Gravitação é a força de atração que existe entre todas as partículas com massa no universo.
A gravitação é responsável por prender objetos à superfície de planetas e, de acordo com as leis do movimento de Newton, é responsável por manter objetos em órbita em torno uns dos outros.
 Força Eletromagnética
Foi descoberto que correntes elétricas em um fio condutor está associado ao campo magnético que existe ao redor deste fio, estabelecendo uma relação entre eletricidade e magnetismo, criando então o eletromagnetismo. 
GRANDEZA FÍSICA
A tudo aquilo que pode ser medido, associando-se um valor numérico a uma unidade de medida, dá-se o nome de GRANDEZA FÍSICA.
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A observação de um fenómeno físico não é 
completa se não pudermos quantificá-lo 
para é isso é necessário medir uma propriedade física
 O processo de medida:
 consiste em atribuir um número a uma propriedade física
Exemplos:
Massa: 5 kg (quilograma)
Comprimento: 5 m (metro)
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GRANDEZAS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA
COMPRIMENTO
MASSA
TEMPO
São admitidas como independentes entre si
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GRANDEZA ESCALAR
Fica perfeitamente entendida pelo valor numérico e pela unidade de medida; não se associa às noções de direção e sentido.
Exemplos: 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.
Exemplos: força, impulso, quantidade de movimento, velocidade, aceleração, etc.
TIPOS DE GRANDEZAS
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OUTRA CLASSIFICAÇÃO DE GRANDEZAS FÍSICA 
a) GRANDEZA FUNDAMENTAL: grandeza primitiva. Exemplos: comprimento, massa, tempo, temperatura, etc.
b) GRANDEZA DERIVADA: grandeza definida por relações entre as grandezas fundamentais. Exemplos: velocidade, aceleração, força, trabalho, etc.
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GRANDEZAS DERIVADAS
Exemplos de grandezas derivadas:
Força 
As unidades derivadas são obtidas por multiplicação e divisão das unidades fundamentais
Aceleração 
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PADRÕES DE COMPRIMENTO, MASSA E TEMPO
1/299 792 458 de segundo
COMPRIMENTO
Hoje, define-se o metro como a distância linear percorrida pela luz no vácuo, durante um intervalo de
Em 1983, chegou-se a actual definição do metro, baseada no comprimento de onda da luz gerada por um laser de Hélio-Neon no vácuo. 
Velocidade da luz no vácuo: 
A barra de platina-irídio utilizada como protótipo do metro de 1889 a 1960. 
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MASSA
Em 1889, na Primeira Conferência Geral sobre Pesos e Medidas o quilograma (kg) foi definido como a massa equivalente
a massa de um cilindro de liga de platina-irídio
A massa padrão está guardada no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, França
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TEMPO
Os átomos de Césio absorvem energia na cavidade de microondas e ficam em ressonância.
RELÓGIO ATÔMICO
Átomos de Césio sempre emitem nesta mesma frequência: bom padrão de medida de tempo
Em 1967 o segundo foi redefinido como o tempo necessário para completar 9 192 631 770 vibrações de um átomo de césio 
Átomos de Césio 133 têm uma transição entre níveis energéticos hiperfinos numa frequência (f ) de 9 192 631 770 ciclos/s ( Hz)
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UNIDADES DE MEDIDAS
Medir uma grandeza física significa compara-lá 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.
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SISTEMA INTERNACIONAL (SI) DE UNIDADES
As unidades METRO, QUILOGRAMA e SEGUNDO para o 
COMPRIMENTO, MASSA e TEMPO, respetivamente, são unidades do SI 
Um comité internacional estabeleceu um sistema de definições e padrões 
para descrever grandezas físicas fundamentais chamado sistema SI 
(sistema internacional)
SÃO AS GRANDEZAS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA
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UNIDADES DE COMPRIMENTO
metro................ m (S.I)
decímetro ........ dm
centímetro ...... cm
milímetro ........ mm 
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UNIDADES DE MASSA
quilograma .... kg (S.I)
grama ............ g
tonelada ........ ton 
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UNIDADES DE TEMPO
segundo ......... s (S.I)
minuto ........... min
hora ............... h 
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Sistema Internacional de Unidades
(SI)
As sete unidades fundamentais do SI são:
Sistema Internacional de Unidades
(SI)
Além das unidades fundamentais, há as unidades derivadas. Seguem alguns exemplos:
NOTAÇÃO CIENTÍFICA
Chamamos de notação científica, a representação de um número através de um produto (multiplicação) da forma:
a . 10n 
onde: 1 < | a | < 10 e n pertence a Z
Z ...... Conjunto dos números inteiros
Esta notação é muito útil na representação de números muito pequenos ou muito grandes.
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1. Escreva os números seguintes em notação científica:
a) 12 300 000
b) 0,000 072
Solução:
1 2 3 0 0 0 0 0
Teríamos então 7 casas decimais, portanto n = 7
Resposta: 1,23 x 107
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b) 0,000 072
0 , 0 0 0 0 7 2
Teríamos então a vírgula sendo deslocada 5 casas decimais, portanto n = -5
Resposta: 7,2 x 10-5
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A ordem de grandeza de um número é a potência de 10 mais próxima desse número
ORDEM DE GRANDEZA
A ordem de grandeza de 82 é 102, pois 8.2 x 10 está próximo de 100
Exemplo
ALGUMAS ORDENS DE GRANDEZA DE DISTÂNCIA, TEMPO E MASSA
A ordem de grandeza de 0.00022 = 2.2 x 10-4 é 10-4
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1. Qual é a ordem de grandeza no número de segundos em 60anos? 
 
 
60 anos = 60 x 12 meses
Solução:
60 anos = 60 x 12 x 30 dias 
60 anos = 60 x 12 x 30 x 24 horas
60 anos = 60 x 12 x 30 x 24 x 60 min
60 anos = 60 x 12 x 30 x 24 x 60 x 60 s
60 anos = 1 866 240 000 s
60 anos ≅ 1,8 x 109 s
 ⇨ O . G ⇨ ⇨ ⇨ 109 s 
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NOMES DOS MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DO SI
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Sistema cartesiano de coordenadas ou sistema de coordenadas retangulares
O plano cartesiano contém dois eixos perpendiculares entre si: 
A localização de um ponto no plano cartesiano é feita pelas coordenadas do plano: 
abcissa (x) e ordenada (y)
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Exemplo: Coordenadas cartesianas de alguns pontos no plano.
A
B
C
D
C( –1.5 ; -2.5) → x = –1.5 e y =-2.5 
A(2 ; 3) → x = 2 e y = 3 
B(-3 ; 1) → x = -3 e y = 1 
D(0 ; 0) → x = 0 e y =0
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SOMA DE VETORES
OPERAÇÕES COM VETORES
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42
SUBTRAÇÃO DE VETORES
=
42
a
m
F
r
r
=
2
m/s
 
kg
 
1
N
 
1
=
2
t
x
a
=
2
m/s
 
km/s
 
000
 
300
m/s
 
458
 
792
 
299
»
Distância (em metros) Tempo (em segundos) Massa (em quilogramas)
Raio do próton: 10
-15
Tempo para a luz percorrer 1 m: 10
-9 
Elétron: 10
-30 
Raio de um átomo: 10
-10
Batida do coração humano: 10
0
Próton: 10
-27 
Raio de um vírus: 10
-7
Hora: 10
3 
Hemoglobina: 10
-22
Altura de um homem: 10
0
Dia: 10
4
Gota de chuva: 10
-6 
Montanha mais alta: 10
4
Ano: 10
7 
Formiga: 10
-2 
Raio da Terra: 10
7
Vida humana: 10
9 
Ser humano: 10
2 
Distância da Terra ao Sol: 10
11
Idade da Terra: 10
16 
Terra: 10
24 
Distância àestrela mais próxima: 10
16
Idade do Universo: 10
16 
Sol: 10
30 
Distância (em metros) Tempo (em segundos) Massa (em quilogramas)
Raio do próton: 10
-15
Tempo para a luz percorrer 1 m: 10
-9 
Elétron: 10
-30 
Raio de um átomo: 10
-10
Batida do coração humano: 10
0
Próton: 10
-27 
Raio de um vírus: 10
-7
Hora: 10
3 
Hemoglobina: 10
-22
Altura de um homem: 10
0
Dia: 10
4
Gota de chuva: 10
-6 
Montanha mais alta: 10
4
Ano: 10
7 
Formiga: 10
-2 
Raio da Terra: 10
7
Vida humana: 10
9 
Ser humano: 10
2 
Distância da Terra ao Sol: 10
11
Idade da Terra: 10
16 
Terra: 10
24 
Distância àestrela mais próxima: 10
16
Idade do Universo: 10
16 
Sol: 10
30 
R
r
R
r
R
r
A
r
B
r
BAR





BABA





B
r
-
C
r
C
r