Física Geral e Experimental II SLIDES

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Física Geral e Experimental II 
Aula_00
Química
Plano de Ensino	2017/1ºSemestre
Métodos e estratégias de ensino
· Aulas expositivas; 
· Exercícios desenvolvidos em classe;
· Uso do Ambiente Virtual de Aprendizagem Blackboard;
· Situações problema (estudo de casos) reais propostas no ambiente virtual
Bibliografia
· Halliday, D.; Resnick, R. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. 9 ed., v.3. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2012.
· Tipler, P. A.; Mosca, G. Física para Cientistas e Engenheiros: Eletricidade e Magnetismo. 6 ed., v.2. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2012.
· Young, H. D.; Freedman, R. A. Física III: Eletromagnetismo. 14. ed., v.3. São Paulo: Addison-Wesley, 2016.
Plano de Ensino	2018/1ºSemestre
Métodos e estratégias de ensino
· Aulas expositivas; 
· Exercícios desenvolvidos em classe;
· Uso do Ambiente Virtual de Aprendizagem Blackboard;
· Situações problema (estudo de casos) reais propostas no ambiente virtual.
Bibliografia
· Halliday, D.; Resnick, R. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. 9 ed., v.3. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2012.
· Tipler, P. A.; Mosca, G. Física para Cientistas e Engenheiros: Eletricidade e Magnetismo. 6 ed., v.2. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2012.
· Young, H. D.; Freedman, R. A. Física III: Eletromagnetismo. 14. ed., v.3. São Paulo: Addison-Wesley, 2016.
Avaliação
· A1: Avaliação Regimental - 5,0 pontos
· A2: Avaliações parciais – 5,0 pontos
· A1: Avaliação parcial - 3,0 pontos 
· A2-2
· A 2 = 6,0 aprovado
· A1 + A2 < 6,0 Avaliação final (5,0) pontos.
· Exclui-se a menor nota entre A1 e A2 e soma-se a Avaliação final.
Vista de prova
· Processo fundamental para revisão de notas;
· É um direito do aluno, quando feito corretamente evita problemas no final do semestre.
· Fique atento (a) aos períodos de vista de prova propostos pelo professor.
Objetivos fundamentais.
· Todos nós estamos em busca de um objetivo. 
· Professor: promover um ambiente favorável, agradável e motivador para que o aluno desenvolva as habilidades necessárias para ser um engenheiro criativo. O conhecimento técnico dentro dos conteúdos curriculares são prioridades.
· Aluno: Qual é o seu objetivo? 
Objetivos do curso física geral e experimental II para químicos
· Compreender as propriedades físicas básicas e estruturais da matéria e dos elementos químicos. Dentre essas propriedades destaca-se nesse curso a eletricidade da matéria e a maneira como se dá a interação entre diversos materiais.
· Dominar as teorias relativas às interações elétricas e magnéticas entre materiais e expressá-las por meio de grandezas físicas representadas matemática, gráfica ou estatisticamente. Interpretar e reconhecer ordens de grandezas relativas aos materiais, tais quais resistência, resistividade, corrente elétrica, tensão, potência e outras.
· Reconhecer e associar os fenômenos físicos relativos à eletricidade e magnetismo. Em relação a estes fenômenos o aluno deverá interpretar, propor soluções a algum tipo de problema, ter dimensão e perspectiva de quais são os resultados esperados.
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Física Geral e Experimental II
aula; 01
Eletrostática
Prof. Dra Cláudia Barros Demori
Notação científica e quantização da carga elétrica
Polarização
eletroscópio
· É o equipamento que mede se um corpo está eletrizado estaticamente ou não Eletroscópio de folhas Simples 
Para o aluno
1) Faça uma estimativa de quantos elétrons existem em seu corpo. Apresente claramente todas as suas hipóteses. (Dica: a maior parte dos átomos em seu corpo possui o mesmo número de elétrons, prótons e nêutrons). Qual é a quantidade de carga relativa a todos esses elétrons? https://www.todamateria.com.br/tabela-periodica/
2) Uma pequena esfera de chumbo de massa igual a 8,00 g possui excesso de elétrons com uma carga líquida igual a -3,20.10-9C. O número atômico do chumbo é igual a 82 e sua massa atômica é 207 g/mol.
a) Calcule o número de elétrons em excesso sobre a esfera.
b) Quantos elétrons em excesso existem por átomo de chumbo?
3) Um relâmpago ocorre quando existe fluxo de cargas elétricas (principalmente elétrons) entre o solo e uma nuvem de tempestade. A taxa máxima do fluxo de cargas elétricas em um raio é aproximadamente igual a 20000 C/s; essa descarga dura cerca de 100 ms. Qual é a quantidade de carga que flui entre a terra e a nuvem nesse intervalo? Quantos elétrons fluíram durante esse intervalo?
Física Geral e Experimental II
aula; 02 Campo Elétrico
Campo elétrico
· Definição/Ilustração de Campo Elétrico
· Perfil do Campo Elétrico/Exercício
· Módulo do Campo Elétrico de uma carga puntiforme
· Vetor Campo Elétrico de uma carga puntiforme
· Princípio da Superposição dos Campos Elétricos
Módulo do campo elétrico de uma carga puntiforme
1) Calcule o módulo do campo elétrico de uma carga puntiforme q = 4,0 nC em um ponto do campo situado a uma distância de 2,0 m da carga. (A carga puntiforme pode ser qualquer objeto pequeno carregado com carga q, desde que as dimensões do objeto sejam muito pequenas em comparação à distância entre o objeto e o campo).
Vetor campo elétrico de uma carga puntiforme
2) Uma carga puntiforme q = -8,0 nC está localizada na origem de um sistema cartesiano. Determine o vetor o campo elétrico no ponto P de coordenadas (x = 1,2 m; y = -1,6 m).
3) Qual é o módulo do campo elétrico descrito no exercício anterior?
Perfil da força elétrica
· (U. E. Anápolis – GO) Duas cargas elétricas puntiformes positivas, Q1 e Q2, no vácuo, interagem mutuamente através de uma força cuja intensidade varia com a distância entre elas, segundo o diagrama abaixo. A carga de Q2 é o quádruplo de Q1. O valor de Q2 é:
· A) 1,5 mC
· B) 2,25 mC
· C) 2,5 mC
· D) 4,5 mC
· E) 6 mC
Perfil do campo elétrico
A Figura representa a intensidade do vetor campo elétrico originado por uma carga puntiforme Q>0 fixa, no vácuo, em função da distância à carga.
Calcule o valor da carga Q que originou o campo.
Determine a intensidade do vetor campo elétrico em um ponto que está à 20 cm da carga fixa.
Perfil do campo elétrico
Em determinado local do espaço, existe um campo elétrico de intensidade E = 4.103 N/C. Colocando-se aí uma carga de teste q = 2 mC, qual é a intensidade da força que agirá sobre ela?
Densidade de carga elétrica
Vimos como calcular o campo elétrico produzido por uma carga puntiforme. No entanto, em aplicações tecnológicas reais verifica-se que as cargas encontram-se distribuídas no espaço.
Por exemplo, o cilindro de imagem de uma impressora a laser tem as cargas distribuídas ao longo de sua superfície.
· Densidade linear de carga l
· Densidade superficial de carga s
· Densidade volumétrica de carga r
DIPÓLIO ELÉTRICO
É um par de cargas puntiformes com mesmo módulo, porém sinais contrários, separados por uma distância d. “Muitos sistemas físicos, de moléculas a antenas de TV podem ser descritos como dipolos”.
“Observe a imagem, é um esquema da molécula de água (H2O) que sob muitos aspectos é semelhante a um dipolo elétrico.
Como um todo, a molécula é eletricamente neutra, porém as ligações químicas no seu interior produzem deslocamento de cargas; o resultado é uma carga líquida negativa numa extremidade, ocupada por oxigênio, e uma carga líquida positiva noutra extremidade, ocupada pelos átomos de hidrogênio. As consequências desse deslocamento são profundas: a água é um excelente solvente de substâncias iônicas, como o sal de cozinha (NaCl), por exemplo... Quando dissolvido em água, o sal se dissocia em um íon de sódio positivo (Na+) e um íon de cloro negativo (Cl-), os quais são atraídos, respectivamente, pelas extremidades negativas e positivas das moléculas de água; essa força mantém os íons separados na solução. Caso as moléculas de água não fossem dipolos elétricos, a água seria um solvente fraco e praticamente todos os efeitos físicos e químicos
que ocorrem nas soluções aquosas seriam impossíveis. Esses efeitos incluem todas as reações bioquímicas em todos os tipos de vida existentes na Terra.”
Física Geral e Experimental II
aula; 03→ Resumo Lei de Coulomb e Campo Elétrico.
Princípio da superposição de campos elétricos
2) A carga puntiforme q1 = -5,0 nC está na origem e a carga puntiforme q2 = 3,0 nC está no eixo x = 3,0 cm. O ponto P está no eixo y em y = 4,0 cm.
a) Calcule os campos elétricos E1 e E2 no ponto P produzidos pelas cargas q1 e q2. Expresse o resultados em termos das unidades de vetores.
b) Use os resultados do ítem a para obter o campo resultante em P.
Campo elétrico da terra	
3) A Terra possui uma carga elétrica líquida que produz um campo elétrico orientado para o centro da Terra com módulo de 150 N/C em pontos próximo à superfície. 
a) Qual seria o módulo e o sinal da carga líquida que uma pessoa de 60 kg deveria ter, para que seu peso fosse igual e contrário à força produzida pelo campo elétrico da Terra?
b) Qual deveria ser a força de repulsão entre duas pessoas que tivesse a carga calculada em a) quando a distância entre elas fosse igual a 100m?
c) O uso do campo elétrico da Terra poderia fornecer algum método factível para voar? Por quê?
Elétron em campo elétrico uniforme
“Quando os terminais de uma bateria são conectados a duas grandes placas condutoras paralelas, as cargas distribuídas sobre as placas produzem um campo elétrico E uniforme, na região entre as placas.
Essas placas são geralmente chamadas capacitores.
Um elétron lançado entre as placas terá sua trajetória descrita tal qual um projétil lançado no campo gravitacional terrestre. 
Se inverte-se o sinal das placas, inverte-se a direção do feixe de elétrons, logo pode-se controlar a trajetória de feixes eletrônicos, como se faz em osciloscópios.”
Campo elétrico uniforme
Um elétron é projetado com velocidade inicial de 1,6.106 m/s para dentro de um campo elétrico uniforme entre placas paralelas. O elétron adentra o campo em um ponto intermediário entre as placas.
a) Calcule o módulo do campo elétrico E.
b) Suponha que o elétron seja substituído por um próton com a mesma velocidade inicial. Qual deve ser o módulo a direção e o sentido quando ele sai da região entre as placas. Compare as trajetórias e explique a diferença.
c) É razoável desprezar os efeitos da gravidade para cada partícula?
Dipólo elétrico
É um par de cargas puntiformes com mesmo módulo, porém sinais contrários, separados por uma distância d. “Muitos sistemas físicos, de moléculas a antenas de TV podem ser descritos como dipolos”.
“Observe a imagem, é um esquema da molécula de água (H2O) que sob muitos aspectos é semelhante a um dipolo elétrico.
Como um todo, a molécula é eletricamente neutra, porém as ligações químicas no seu interior produzem deslocamento de cargas; o resultado é uma carga líquida negativa numa extremidade, ocupada por oxigênio, e uma carga líquida positiva noutra extremidade, ocupada pelos átomos de hidrogênio. As consequências desse deslocamento são profundas: a água é um excelente solvente de substâncias iônicas, como o sal de cozinha (NaCl), por exemplo... Quando dissolvido em água, o sal se dissocia em um íon de sódio positivo (Na+) e um íon de cloro negativo (Cl-), os quais são atraídos, respectivamente, pelas extremidades negativas e positivas das moléculas de água; essa força mantém os íons separados na solução. Caso as moléculas de água não fossem dipolos elétricos, a água seria um solvente fraco e praticamente todos os efeitos físicos e químicos que ocorrem nas soluções aquosas seriam impossíveis. Esses efeitos incluem todas as reações bioquímicas em todos os tipos de vida existentes na Terra.”
Campo de um dipolo elétrico
A distância entre duas cargas puntiformes q1 = 12 nC e q2 = -12 nC é igual a 0,10 m. Denomina-se dipolo elétrico um conjunto de duas cargas iguais, porém de sinais contrários. (Essa combinação ocorre com frequência na natureza). Determine o campo elétrico produzido por q1, o campo elétrico produzido por q2 e o campo resultante no ponto A.
Resumo
· Carga elétrica, condutores e isolantes
· a grandeza fundamental da eletrostática é a carga elétrica. Existem dois tipos de carga: a positiva e a negativa. Cargas de mesmo sinal se repelem. Cargas de sinais contrários se atraem. A carga se conserva; a carga total de um sistema isolado permanece sempre constante.
· toda matéria comum é constituída de prótons, nêutrons e elétrons. O próton (positivo) e o nêutron (eletricamente neutro) estão ligados no interior do núcleo pela ação da força nuclear; os elétrons giram em torno do núcleo em distâncias muito maiores do que o diâmetro nuclear. As interações elétricas são as principais responsáveis pela estrutura dos átomos, das moléculas e dos sólidos.
· Os condutores são materiais no interior dos quais o movimento de cargas ocorre com facilidade. Os isolantes não permitem facilmente o movimento de cargas. Todos os metais são condutores, e muitos materiais não-metálicos são isolantes.
· Lei de Coulomb
· A lei de Coulomb é a lei básica para descrever a interação entre cargas elétricas puntiformes. Para cargas q1 e q2 separadas por uma distância d, o módulo da força sobre cada carga é proporcional ao produto q1q2 e inversamente proporcional a d2.
· A direção da força que atua sobre uma carga é dada pela linha reta que une as duas cargas; ela é repulsiva quando q1 e q2 possuem o mesmo sinal e atrativa quando q1 e q2 tem sinais opostos. As forças formam um par de ação e reação e obedecem a 3ª Lei de Newton. A unidade SI de carga elétrica é o coulomb, abreviado pela letra C. 
· Campo elétrico
· o campo elétrico E, é uma grandeza vetorial, é a força elétrica por unidade de carga exercida sobre uma carga de teste em qualquer ponto, desde que a carga teste seja suficientemente pequena para que não perturbe as cargas que dão origem ao campo elétrico considerado. O campo elétrico produzido por uma carga puntiforme aponta radialmente para fora da carga ou para dentro dela.
· Superposição dos campos elétricos
· o princípio da superposição dos campos elétricos afirma que o campo elétrico E de qualquer combinação de cargas é igual à soma vetorial dos campos elétricos produzidos pelas cargas individuais. 
Física geral e experimental II
Aula_04
Energia potencial elétrica e trabalho
· Trabalho de uma força
· Princípio de Conservação da Energia
· Energia potencial elétrica em um campo uniforme 
· Energia Potencial elétrica de duas cargas puntiformes
· Unidades de trabalho, potencial elétrico e energia.
Potencial elétrico
· Para transportar uma carga q do ponto A ao ponto B, diz-se que a força elétrica realizou Trabalho.
Além disso, pode-se relacionar o trabalho realizado pela força elétrica à variação de energia potencial elétrica nos pontos A e BA
B
[T] = joule, J no SI
Trabalho em física: é quando uma força F é capaz de realizar um deslocamento.
Física geral e experimental II
Aula_05
POTENCIAL ELÉTRICO 
· O potencial elétrico ≠ Energia potencial elétrica 
· O potencial elétrico é a relação Energia potencial elétrica e unidade de carga elétrica. 
· “o potencial elétrico em um determinado ponto é a energia potencial que seria associada a uma unidade de carga nesse ponto. Não é necessário haver uma carga no ponto para que V exista. (Da mesma maneira, um campo elétrico pode existir em determinado ponto sem que necessariamente ali haja uma carga).
O ELÉTRON-VOLT
É uma unidade de Energia muito utilizada para definir cálculos utilizando sistemas atômicos e nucleares
POTENCIAL ELÉTRICO DE UM DIPOLO
A distância entre duas cargas puntiformes q1=12n Ceq2 = -12nC é igual a 0,10m. Denomina se dipolo elétrico um conjunto de duas cargas iguais, porém de sinais contrários. (Essa combinação ocorre com frequência na natureza) .Determine o valor do potencial elétrico elétrico produzido por q1 e q2 no ponto A.
ELETRODINÂMICA: CORRENTE ELÉTRICA
· É o movimento ordenado de cargas de um ponto a outro.
· Quando se estabelece uma diferença de potencial entre dois pontos as cargas fluem, do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial
· Definição matemática: é a quantidade de cargas que fluem por uma área de secção transversal de um condutor em um intervalo de tempo qualquer
BAAB
UU