EE_Física1_Aula 01

Prévia do material em texto

ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
ENGENHARIA ELÉTRICA
FÍSICA APLICADA I
AULA 01
PROFº FABIO BERTOGNE DE ANDRADE
Engenheiro Eletricista – UMC
Especialista em Gestão de Negócios - FDC
fabio.andrade@cruzeirodosul.edu.br
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
OBJETIVOS
 ADQUIRIR CONHECIMENTOS DE FÍSICA GERAL
 AVALIAR E DESENVOLVER SOLUÇÕES MULTIDISCIPLINARES
 ANALISAR CRITICAMENTE OS MODELOS DE ESTUDO EMPREGADOS NA ENGENHARIA
 CONSTRUIR CONHECIMENTOS TEÓRICOS E PRÁTICOS
 APLICAR MODELOS FÍSICOS E MATEMÁTICOS
 DESENVOLVER SENSO DE METODOLOGIA CIENTÍFICA
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
AVALIAÇÕES
 NOTA FINAL (NF) MAIOR OU IGUAL A 6,0 → NF = A1 + A2
 PROVA REGIMENTAL GLOBALIZADA - PRG (A1) → 0,0 À 5,0
 PERÍODO DA PRG 23 À 25 DE NOVEMBRO DE 2020
 AVALIAÇÃO (A2) → 0,0 À 5,0
 ENTREGA ATÉ DIA 30 DE OUTUBRO DE 2020
 RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PROPOSTOS (RE) → 0,0 À 5,0
 A2 = (RE1 + RE2 + RE3 + ... + REN) / N
 FREQUÊNCIA ÀS ATIVIDADES ACADÊMICAS → MAIOR OU IGUAL A 75%
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
BIBLIOGRAFIA
 HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos de Física: Mecânica. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. v.1
 NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica: Mecânica. 5. ed. São Paulo: Blucher, 2013. v.1
 TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros: Mecânica, Oscilações e Ondas,
Termodinâmica. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. v.1
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
PLANO DE AULA
 Apresentação Geral
 Grandezas Físicas → Escalares e Vetoriais, Propriedades de Vetores, Potência de Dez.
 Gravitação → Leis de Kepler, Cálculo de Massa, Aceleração Gravitacional.
 Cinemática → Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
 Dinâmica: Leis de Newton e Outras Forças → Plano Inclinado, Atrito, Tração, Força Elástica
 Movimento Circular → Conceitos, Aplicações
 Trabalho e Potência → Força Constante, Força Variável
 Energia Mecânica e Conservação de Energia → Energia Cinética e Potencial
 Aulas Práticas: Sistemas de Medidas, Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado,
Coeficiente de Atrito e Conservação de Energia.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DICAS PROFISSIONAIS.......
 CONFIAR, CONFIANÇA
 Desconfiar ≠ Não Confiar
 PROJETO TEM QUE TER PRAZO REAL E DEVE SER CUMPRIDO
 Países eficientes tem 84% de acerto dos prazos
 O Brasil tem, em média, 12% de acerto de prazos
 LIDAMOS COM PESSOAS
 PRATICAR O QUE FALAMOS
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
MATERIAL PARA FACILITAR A VIDA UNIVERSITÁRIA........E PROFISSIONAL
 CALCULADORA CIENTÍFICA
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
MATERIAL PARA FACILITAR A VIDA UNIVERSITÁRIA........E PROFISSIONAL
 CALCULADORA CIENTÍFICA
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
MATERIAL PARA FACILITAR A VIDA UNIVERSITÁRIA........E PROFISSIONAL
 CALCULADORA CIENTÍFICA
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
MATERIAL PARA FACILITAR A VIDA UNIVERSITÁRIA........E PROFISSIONAL
 CALCULADORA CIENTÍFICA
Tecla ENG, faz
conversão para
notação científica
Tecla Potência de
Dez (EXP ou x10
x
),
faz conversão para
base 10
Display com mais linhas
permite fazer equações de
maneiras naturais.
Tecla Integral,
faz resolução
de integrais
Tecla Conversão de Resultados,
faz conversão do resultado entre
fração e decimal
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
ACESSO AOS CONTEÚDOS DAS AULAS
 BLACKBOARD
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
A séculos atrás, ou quem sabe até milênios, o ser humano sempre buscou um conhecimento mais
detalhado do que realmente acontece em sua volta. O comportamento de observação dos objetos, e suas
particularidades, a análise feita dos movimentos realizados e fenômenos observados, puderam se
solidificar e representar hoje algo na física.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
Entender também fenômenos naturais, como por exemplo
a chuva, trovões, raios, a ação de ventos, força de
correnteza em nossos rios, quedas naturais levam a um
grande questionamento dentro da física que de forma
clara contribuiu para a formulação de novos conceitos.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
No início muitas teorias podem ter sido mal formuladas pelo homem, mas depois com o passar dos anos
e auxilio de mecanismos não existentes no passado, ficava mais difícil para a elaboração de conceitos
mais precisos. Nos tempos de hoje conseguimos visualizar perfeitamente com o auxilio de ferramentas
tecnológicas que também curiosamente vieram de uma época milenar, e também sofreram adaptações
com o passar dos tempos. Tudo que nos rodeia hoje também cabe mais em um espirito investigativo,
com pensamentos filosóficos e formulações teóricas ligadas a física, mas ligados a materiais de grande
auxilio e ferramentas que apesar de sofrer as adaptações com o passar dos anos sempre vem a somar.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
Vários povos tiveram muita contribuição para o início da história da física, formulando conceitos e
teoremas até hoje utilizados em seus respectivos estudos. Os gregos com seus conhecimentos modernos
no início do estudo da física com suas “experiências grosseiras” de resultados não muito exatos.
Lembremos de Arquimedes de Siracusa, um matemático que teve na hidrostática, tópico da física, que
formulou um teorema com seu nome, o Principio de Arquimedes, mais conhecido como força de empuxo.
Os persas tiveram uma importante contribuição, as colaborações vindas da índia, que hoje podemos
observar claramente no estudo da física moderna.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
A partir do século XII a física começou a ganhar força em pesquisas, e formulações teóricas, associada,
no início, timidamente à matemática. Estendendo durante boa parte da Idade Média com novos conceitos
e aplicações.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
DE ONDE VEM A FÍSICA?
Nos séculos XVII em diante a física pode ter dado um salto muito grande
no que se trata de conceitualização e resultados e experimentos com
mais recursos do que os até então conhecidos. Foi nessa época que Issac
Newton publicou o Principia Matehematica, abordando tópicos como o de
Mecânica clássica e Gravitação universal.
Um grande conceito estudado hoje apareceu logo em seguida que é a
Termodinâmica (século XVIII) por Robert Boyle e Thomas Young. No
século seguinte o comportamento da eletricidade, conceitos famosos
como a gaiola de Faraday foram aparecendo. O século XX foi o de
revoluções na física que contribuem muito para uma análise mais
elaborada de conceitos e teoremas formulados anteriormente além de
novos temas, como o da física moderna.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....HAND SPINNER
Tempo de Giro
O tempo de rotação de um Hand spinner depende do tipo de
material que o compõe. Geralmente, esses equipamentos podem
facilmente ultrapassar um minuto de rotação. Isso só é possível
graças ao baixo atrito existente entre suas engrenagens. Com a
pouca ação da força dissipativa de energia, o movimento do
brinquedo ocorre por um longo período.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....HAND SPINNER
Efeito Giroscópico
Ao girar rapidamente um Hand spinner, pode-se sentir uma “força”
que tenta resistir à inclinação do brinquedo. Isso ocorre por causa
do chamado efeito giroscópico. Esse fenômeno estabelece que,
quanto maior for a velocidade de giro de um sistema, maior será
sua estabilidade. A dificuldade de inclinação ocorre por causa do
surgimento e consequente conservação da grandeza denominada
de momento angular. Em outras palavras, o efeito giroscópico
mostra-nos que um corpo em rotação sempre tende a manter seu
eixo de rotação apontando para uma mesma direção.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....CORRER COMO O FLASH
Poderia abandonar oplaneta!
Correndo a velocidades tão absurdas, seria possível
abandonar o planeta. A mínima velocidade
necessária para sair de um planeta é chamada de
velocidade de escape, que, no caso da Terra, é de
11,2 km/s. Se alguém corresse tão rápido quanto o
Flash, bastaria escolher uma direção qualquer que
facilmente atingiria o espaço.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....CORRER COMO O FLASH
Daria socos atômicos!
A Teoria da Relatividade de Einstein prevê a relação entre massa
e energia, assim, mostra que, quanto mais próximo da
velocidade da luz, maior será a energia cinética associada ao
movimento.
Caso alguém pudesse atingir uma velocidade correspondente a
98% da velocidade da luz e utilizasse-a para dar um soco,
somente o peso de seu punho geraria uma energia
correspondente a 50 megatons, comparável à da Bomba H, ogiva
nuclear mais potente já detonada.
Assim, ao dar um soco em supervelocidade, todo um país poderia
ser facilmente destruído.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....CORRER COMO O FLASH
Viajaria no tempo!
A teoria de Einstein ainda prevê que o tempo marcado por
um objeto em movimento com velocidades próximas à da
luz é diferente daquele marcado por alguém em repouso.
O observador em supervelocidade sempre marcará
intervalos de tempo menores.
Caso alguém pudesse correr com uma velocidade que
correspondesse a 99,99% da velocidade da luz por um ano
inteiro, ao parar, perceberia que o tempo marcado pelos
observadores em repouso seria de 70 anos. Ao correr tão
rápido, o viajante sofreria os efeitos da dilatação do tempo
e estaria há 70 anos no futuro!
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA
Metro (m)
Unidade de medida de comprimento, o metro deriva da palavra grega
“metron”, que significa medida. A princípio, o metro foi definido como sendo
um décimo milionésimo da distância entro o Pólo Norte e a linha do Equador.
Depois disso, por questões práticas, o metro passou a ser a distância entre
duas linhas finas marcadas numa barra de platina iridiada denominada
“barra do metro padrão”. Esta barra, que media exatamente um metro, era
mantida na Agência Internacional de Pesos e Medidas.
Com o desenvolvimento da ciência foi necessário definir uma maneira mais
precisa e segura de registrar a medida exata do metro. Foi então que o
mesmo foi definido como o comprimento do trajeto percorrido pela luz no
vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 segundos.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA
Segundo (s)
O padrão de medição do tempo é o segundo, que equivale à duração exata de
9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois
níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.
A marcação do tempo teve seu início com os egípcios, por volta do ano 2000
a.C., ainda quando o movimento do sol e da lua eram tidos como base para
marcar a passagem do tempo. Obviamente, esse recurso não era preciso e
depois de muitos anos os cientistas perceberam que a rotação terrestre não
deveria ser utilizada como referência para a divisão do tempo.
Foi somente com o desenvolvimento dos relógios atômicos que foi possível ter
uma medição mais precisa, pois eles medem os intervalos de tempo através
da frequência de oscilação da energia de um átomo. Para ter uma ideia da
precisão, os relógios atômicos de césio 133 já construídos precisam de
aproximadamente 6000 anos para que percam a precisão de 1 segundo entre
eles.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
CURIOSIDADES DA FÍSICA.....DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA
Quilograma (kg)
O quilograma é a unidade padrão de massa no Sistema Internacional
de Unidades. Ele é definido pela massa de um cilindro equilátero de
Irídio e Platina, com 39 mm de altura e de diâmetro. O Protótipo
Internacional de Quilograma está guardado desde 1889 no Escritório
Internacional de Pesos e Medidas, em Sèvres, na França, e seu peso
também é equivalente a um litro d’água em sua densidade máxima.
Como não é possível ter acesso ao protótipo, existe um segundo padrão
que define o quilograma, que é 1/12 da massa atômica do carbono-12
e é denominado u. Assim, 1 u = 1,6605402 kg, com uma incerteza de
±10 nas duas últimas casas decimais.
Da mesma forma que aconteceu com o metro, está sendo estudada
alguma constante física para redefinir o quilograma, como, por
exemplo, a constante de Planck, a massa do elétron e muitas outras.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
GRANDEZAS FÍSICAS  ESCALARES E VETORIAIS
O que é uma GRANDEZA?
 É tudo aquilo que pode ser medido, ou seja, que pode ser representado por um número.
EXEMPLOS:
Distância? Comprometimento?
Sentimento? Temperatura?
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I
GRANDEZAS FÍSICAS  ESCALARES E VETORIAIS
O que é uma GRANDEZA ESCALAR?
Uma GRANDEZA ESCALAR é determinada apenas pelos dados numéricos e a unidade de medida, sem que
seja necessário saber sua orientação.
Algumas grandezas escalares e suas unidades no SISTEMA INTERNACIONAL (S.I.) estão listadas abaixo:
Grandeza Escalar Unidade (S.I.)
Massa quilograma
Tempo segundo
Temperatura Kelvin
Área m² (metro quadrado)
Volume m³ (metro cúbico)
Energia Joule
Carga Elétrica Coulomb
Algumas grandezas escalares são sempre positivas,
outras podem ser positivas ou negativas, como, por
exemplo:
 Massa: 500kg, 80T;
 Área: 50m², 356m²;
 Volume: 1m³, 300m³;
 Temperatura: -2ºC, 28ºC, ;
 Tempo: -10, -9, -8, -7...;
 Carga Elétrica: -5 C, 3 C.
ENGENHARIA ELÉTRICA – FÍSICA APLICADA I