Trabalho de uma força


1. TRABALHO DE UMA FORÇA

O trabalho de uma força (W) é a energia fornecida ou retirada de um corpo e depende de três fatores: a força aplicada (F), o deslocamento do corpo (Δs) e o ângulo θ entre essas duas grandezas.

 

 

A unidade de trabalho no S.I. é o Joule (J).

 

 

O quilo joule (kJ) é um múltiplo bastante utilizado nos exercícios.

 

1 kJ = 1000 J = 103 J

 

2. CASOS PARTICULARES

É possível dar ou retirar energia na forma de trabalho. O trabalho é motor (e positivo) quando a força contribui para o movimento. O trabalho é resistente (e negativo) quando a força prejudica o movimento do corpo. O trabalho é nulo quando a força não ajuda nem atrapalha o movimento.

 

2.1 Força aplicada e deslocamento do corpo – mesma direção e sentido

 

Neste caso, o ângulo entre esses dois vetores é nulo e cos 0 = 1.

A expressão para o cálculo do trabalho se reduz a:

 

 

 

O trabalho da força é positivo e motor.

 

2.2 Força aplicada e deslocamento do corpo – mesma direção e sentidos contrários

A força de atrito é muito comum no cotidiano e é sempre contrária a tendência do movimento de um corpo, ou seja, o ângulo entre esses dois vetores é 180 e o cos 180 = -1.

A expressão para o cálculo do trabalho se reduz a:

 

 

 

 

 

Repare que o trabalho da força é negativo e resistente.

 

2.3 Força aplicada e deslocamento do corpo – perpendiculares entre si

Considere uma bola de futebol que rola pelo gramado. Sobre a bola, atuam a força peso (na vertical para baixo) e a força normal (na vertical para cima). O deslocamento na horizontal para a direita.

 

Portanto, o ângulo entre a força e o deslocamento é 90º. Sendo cos 90º  = 0, o trabalho realizado pela força peso                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    é nulo.

 

 

3. TRABALHO DE UMA FORÇA QUALQUER

O trabalho é numericamente igual a área da figura geométrica compreendida entre a reta e o eixo horizontal.

No exemplo acima, o trabalho é a área do trapézio.

 

 

W

 

4. TRABALHO DA FORÇA PESO

A força peso é a força gravitacional que a Terra exerce sobre os corpos e está direcionada para o centro da Terra. Existem duas situações: o corpo desce ou o corpo sobe.

 

4.1. Corpo desce

Observe a bolinha abaixo em queda livre. A sua velocidade inicial é nula e sobre ela atua a força peso apenas (despreze a resistência do ar).

A intensidade da força peso é calculada por P = m.g, onde m é a massa do corpo, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da queda.

 

 

 

O trabalho da força peso é positivo quando um corpo desce.

 

4.2. Corpo sobe

Observe que a bolinha é lançada para cima com uma velocidade inicial v0. Novamente, apenas a força peso atua sobre a bolinha (agora, no sentido contrário ao movimento).

 

1

A força gravitacional e a força peso têm a mesma direção, porém sentidos opostos. Portanto,

 

 

A intensidade da força peso é calculada por P = -m.g e possui sinal negativo, pois a força peso e o deslocamento do objeto possuem sentidos contrários.

 

 

 

A força peso retira energia do objeto até a sua velocidade se tornar nula no ponto mais alto da trajetória.

 

Pegadinha do Malandro: o trabalho da força peso não depende do caminho que ele segue, apenas da distância na vertical que ele percorre (altura).

 

5. TRABALHO DA FORÇA ELÁSTICA

A figura abaixo mostra um bloco preso a uma mola que não está deformada (x = 0). O sistema está em equilíbrio.

 

A mola se deforma quando alongada e a força elástica sobre o bloco aponta para a posição de equilíbrio de acordo com a figura abaixo.

 

A mola se deforma quando comprimida e a força elástica sobre o bloco aponta para a posição de equilíbrio de acordo com a figura abaixo.

A expressão para o cálculo dessa força foi vista em séries anteriores.

 

 

A figura abaixo mostra o gráfico da força elástica (FEL) e da deformação da mola (x).

A área de um gráfico F . x é igual numericamente ao trabalho realizado pela força. Portanto, o módulo do trabalho da força elástica vale:

 

 

 

 

O trabalho da força elástica pode ser motor (W > 0) ou resistente (W < 0).

 

6. TRABALHO DA FORÇA RESULTANTE

Considere um corpo onde atuam várias forças sobre ele.

O trabalho total será dado pelo somatório do trabalho de cada força.

 

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Termologia

Olá pessoal! O Direto no ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo rápido da matéria. Vamos lá!

 

1. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

Podemos resumir os estados físicos da matéria em cinco tipos:

 

·        Sólido – moléculas muito próximas entre si; ligação química entre elas é forte. Movimento limitado das partículas.

·        Liquido – moléculas mais afastadas comparado com o sólido; ligação química entre elas é menos forte. Movimento menos limitado das partículas.

·        Gasoso – moléculas muito afastadas entre si; ligação química entre elas é nula. Movimento livre das partículas.

·        Condensado Bose-Einstein – moléculas se encontram próximas da menor temperatura possível (-273 ºC).

·        Plasma – gás superaquecido e produção de elétrons livres.

 

2. A TEMPERATURA

As moléculas de um corpo, não importando o seu estado físico, estão sempre em movimento, portanto possuem energia cinética. Um aumento no grau de agitação dessas moléculas provoca um aumento da sua energia.

 

A temperatura mede o grau de agitação das moléculas de um corpo.

 

 

3. ESCALAS TERMOMÉTRICAS

As escalas foram criadas para quantificar a temperatura. Os pontos fixos representam a temperatura da mudança de fase de uma substância. As principais escalas e o seus pontos fixos (ponto de fusão do gelo e ebulição da água são:

 

Celsius: 0º C (fusão) e 100º C (ebulição).

Fahrenheit: 32 ºF (fusão) e 212 ºF (ebulição).

Kelvin: 273 K (fusão) e 373 K (ebulição).

 

A escala Kelvin é uma escala absoluta e não permite valores negativos. O menor valor da escala Kelvin é o zero, chamado de zero absoluto. Nesta temperatura, as moléculas de um corpo estariam paradas, o que na prática é impossível.

 

 

 

4. CONVERSÃO ENTRE ESCALAS

 

Para criar uma fórmula que converta o valor de uma escala para outra, basta executar os passos abaixo. Como exemplo, vamos deduzir a fórmula entre Celsius e Fahrenheit.

 

O intervalo menor está para o intervalo maior em ambos os lados.

 

 

Simplificando o denominador por 20:

 

 

Aplique o mesmo raciocínio e encontre a fórmula de conversão entre as escalas Celsius e Kelvin.

 

 

 

 

5. VARIAÇÃO DA TEMPERATURA

A fórmula abaixo que converte diretamente uma variação de temperatura entre as escalas Celsius e Fahrenheit.

 

 

Para as escalas Kelvin e Celsius, a variação da temperatura são iguais e não precisamos realizar nenhum cálculo!

 

 

6. DIFERENÇA ENTRE TEMPERATURA E CALOR

A temperatura mede o quanto as moléculas de um corpo estão agitadas. O calor é a transferência de energia térmica entre dois corpos com temperaturas diferentes.

 

 

 

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Queda Livre e Lançamento Vertical


1. QUEDA LIVRE

Na Grécia Antiga, Aristóteles afirmava que os corpos mais pesados chegavam ao solo ao mesmo tempo. E até hoje, a maioria das pessoas acredita nessa ideia, pois muitas observações da realidade nos leva a conclusão.

 

Galileu Galilei propôs que dois corpos, independentes de suas massas, se soltos da mesma altura, chegam ao solo ao mesmo tempo, desde que a resistência do ar seja mínima a tal ponto de ser desprezada.

 

É possível verificar a teoria proposta por Galileu em uma câmara de vácuo. Cria-se o vácuo em um recipiente e uma pedra e uma folha são soltas da mesma altura. Ambas chegaram a base do recipiente ao mesmo tempo.

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20041/Ghisiane/imagens/tubovacuo.bmp

Galileu realizou diversos experimentos e concluiu que a velocidade é proporcional ao tempo de queda. A constante de proporcionalidade é a aceleração da gravidade, que é praticamente constante na superfície da Terra.

 

 

onde, na superfície da Terra, g vale aproximadamente 9,8 m/s2 (que é comumente aproximado para 10 m/s2).

 

O gráfico da velocidade em função do tempo para um corpo em queda livre tem o seguinte formato.

Repare que no segundo intervalo da queda, a distância percorrida é três vezes maior que no primeiro segundo. No terceiro intervalo, a distância percorrida é cinco vezes maior que no primeiro intervalo e assim, sucessivamente.

Um corpo em queda livre executa um movimento uniformemente variado (MUV) onde a aceleração é constante (aceleração da gravidade). As equações do MUV são válidas para a queda livre (o sinal da aceleração da gravidade é positivo pois o corpo desce).

 

 

 

 

A segunda equação é conhecida como equação de Galileu e é muito usada na resolução dos exercícios.

 

Pegadinha do Malandro: use o seguinte truque para determinar o sinal da aceleração da gravidade em qualquer situação: desenhe uma seta indicando para onde o corpo se move no início da situação.

 

Na queda livre, por exemplo, esse movimento é para baixo. Portanto, o referencial positivo é para baixo. Como a gravidade também aponta para baixo, o sinal da gravidade é positivo

 

2.  LANÇAMENTO VERTICAL

Na queda livre, o corpo é solto com velocidade inicial nula e desce. O lançamento vertical pode ocorrer de duas formas: o corpo desce ou sobe em linha reta.

 

               

2.1 Lançamento vertical para baixo

O lançamento vertical para baixo é semelhante a queda livre, porém, o corpo é lançado com uma velocidade inicial diferente de zero. Pegue uma bola de tênis e arremesse para abaixo. Neste caso, a velocidade inicial é diferente de zero.

 

As equações são derivadas do MUV, mas agora, a velocidade inicial (v0) entra no processo.

 

 

 

Como o movimento inicial é para baixo, o sinal da aceleração da gravidade é positivo.

 

2.2 Lançamento vertical para cima

O lançamento vertical para cima é um movimento uniformemente retardado, pois em cada ponto do movimento a velocidade é contrária a aceleração da gravidade.

 

As equações são derivadas do MUV, mas agora, a aceleração da gravidade é negativa (o movimento inicial é para cima e a gravidade aponta para baixo).

        

 

 

       

Pegadinha do Malandro:

Os dois movimentos (subida e descida) são simétricos, pois são regidos pela aceleração da gravidade (que é constante). 

 

·        O tempo de subida e de descida são iguais.

·        A velocidade em uma determinada altura na subida e na mesma altura na descida, também são iguais.

 

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Potência e Energia Elétrica


1. CORRENTE ELÉTRICA

A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas a partir de uma diferença de potencial entre dois pontos do condutor. Por convenção, a corrente flui do maior para o menor potencial.

 

1.1 O sentido da corrente

 

·        Sentido convencional: do positivo para o negativo

·        Sentido real: do negativo para o positivo

 

Resultado de imagem para sentido convencional da corrente elétrica

 

1.2 Intensidade de corrente (i)

O fluxo ordenado na movimentação dos elétrons é chamado de corrente elétrica.

Resultado de imagem para corrente elétrica

A intensidade de corrente (i) é calculada pela quantidade de carga que atravessa a seção transversal (área) do condutor em um determinado intervalo de tempo, ou seja, diretamente relacionado ao número de elétrons que por ali passaram.

 

 

Unidade: ampère (A)

 

É muito comum o uso do submúltiplo mA (10-3 A).

 

 

2. RESISTORES

Os resistores possuem a função de transformar energia elétrica em energia térmica ou limitar a intensidade de corrente elétrica que atravessam determinados circuitos.

 

No cotidiano, os resistores são usados nos chuveiros elétricos, lâmpadas, secadores de cabelo, forno elétrico e muitos outros. Os resistores possuem uma propriedade chamada resistência elétrica, que é a capacidade que o resistor possui em transformar energia elétrica em térmica (efeito Joule).

 

3. CIRCUITO SIMPLES

O circuito simples é constituído por um resistor ôhmico, fios ideais (com resistência nula) e um gerador ideal.

 

·        Gerador ideal

 

Resultado de imagem para gerador ideal

·        Resistores

 

Resultado de imagem para resistor representacao

Os componentes acima são conectados por fios condutores ideais e formam um circuito simples.

 

Resultado de imagem para circuitos simples

 

4. A POTÊNCIA ELÉTRICA

A potência elétrica representa a quantidade de energia que um resistor dissipa ou um aparelho elétrico consome em um certo intervalo de tempo. Na Eletrodinâmica, ela é calculada por:

 

 

A unidade de potência é o watts (W).

 

1 W = 1 A.1 V

                                                

Em resumo, existem três fórmulas para o cálculo da potência elétrica.

 

·  

·    

·    

5. ENERGIA ELÉTRICA

A energia elétrica consumida por um aparelho depende de dois fatores: a potência do aparelho e o tempo e que ele permanece ligado.

 

 

Nas contas de luz, a unidade de energia é apresentada em kWh (quilowatt-hora). Isso significa que a potência (P) deve estar em kW (1 kW = 1.000 W) e o intervalo de tempo em horas (h).

 

Podemos relacionar a unidade acima e a do SI (joule):

 

1kWh = 1kW • 1h = 1000 W • 3600 s 1kWh = 3,6.106 J

 

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Potencial Elétrico


1. ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA

Considere uma carga positiva próxima de uma carga negativa. A carga positiva adquire energia potencial elétrica. Quando a carga é solta, essa energia se transforma em energia cinética.

 

O cálculo da energia potencial elétrica é dado pela expressão abaixo:

 

 

Onde definimos k como a constante eletrostática do meio, Q e q as cargas que interagem entre si, com seu valor algébrico (isto é, com sinal) e d a distância que separa o centro de massa das duas cargas.

       

Grandezas

Unidades:

Energia potencial (E)

J (joule)

Cargas elétricas (Q e q)

C (coulomb)

Distância entre as cargas (d)

m (metros)

Constante eletrostática (k)

N.m2/C2

 

2. POTENCIAL ELÉTRICO (V)

O potencial elétrico pode ser definido como a capacidade de dar energia potencial elétrica. Portanto, o potencial é a razão entre a energia potencial elétrica e a carga.

 

A expressão abaixo calcula o potencial elétrico de uma carga puntiforme.

 

 

Repare que as dependências são as mesmas do campo elétrico, ou seja, depende do meio (k – constante eletrostática), da carga geradora Q e da distância d do ponto a carga. A diferença é que o potencial elétrico é uma grandeza escalar.

 

A unidade de potencial é volt (V).

 

3. POTENCIAL ELÉTRICO – VÁRIAS CARGAS

O campo elétrico resultante entre várias cargas é calculado pelo somatório vetorial do campo elétrico gerado por cada carga.

 

O mesmo raciocínio é feito para o cálculo do potencial e energia potencial gerada por várias cargas. A diferença é que essas grandezas são escalares, portanto, é mais simples calcular a resultante.

       

 

Assim como definimos o potencial resultante num determinado ponto do espaço, também podemos definir a energia potencial elétrica como:

 

 

4. SUPERFÍCIEIS EQUIPOTENCIAIS

A superfície equipotencial é uma região onde todos os pontos possuem o mesmo potencial elétrico.

 

Considere a carga puntiforme Q abaixo. As superfícies esféricas que tenham a carga como centro são superfícies equipotenciais.

Resultado de imagem para superficie equipotencial

       

5. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)

Considere uma carga positiva Q que gera um campo elétrico para fora da carga. O potencial no ponto A (mais próximo da carga) é maior que no ponto B. Uma outra carga positiva q é colocada no ponto A. O campo elétrico produzido por Q gera uma força elétrica sobre q. A partícula se desloca do ponto A para o ponto B.

  

 

Repare que a partícula se desloca pois há uma diferença de potencial entre os pontos  A e B. A diferença de potencial U é definida pela expressão.

 

UAB = UA – UB

 

6. TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA

A partir do trabalho da força elétrica podemos definir a diferença de potencial para um campo elétrico constante.

 

       

 

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Movimento Uniformemente Variado


1. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS

 

·        Movimento acelerado: o produto dos sinais da aceleração e velocidade é positivo.

·        Movimento retardado: o produto dos sinais da aceleração e velocidade é negativo.

 

A tabela abaixo resume todas as situações possíveis.

Tabela  O conteúdo gerado por IA pode estar incorreto.

 

2. MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO

Movimento que ocorre em linha reta e com mudança de velocidade (aceleração).

O carro diminui a velocidade de maneira uniforme (10 m/s a cada segundo). A aceleração é constante e só estudaremos esses casos.

 

3. FUNÇÃO HORÁRIA DA VELOCIDADE

A função horária da velocidade de acordo com a expressão abaixo.

 

 

v é a velocidade em um determinado instante.

v0 é a velocidade inicial.    

a é a aceleração escalar do corpo

t é o instante do movimento.

 

Considere a seguinte situação: um corpo parte com velocidade de 5 m/s e a cada segundo, a sua velocidade é incrementada em 2 m/s. É possível determinar a velocidade em cada instante. Esses valores estão resumidos na tabela abaixo.

Tabela  O conteúdo gerado por IA pode estar incorreto.

 

Repare que para determinar a velocidade em cada instante, é somamos a velocidade inicial com o produto da aceleração e o instante de tempo.

 

Para um instante t qualquer, a velocidade é dada por v = 5 + 2t. E uma vez de posse dessa equação, que é denominada equação horária de velocidade no MUV, podemos descobrir a velocidade do móvel em qualquer instante.

 

4. FUNÇÃO HORÁRIA DA POSIÇÃO

É possível determinar a posição de um corpo em um instante qualquer, da mesma forma que a função horária do movimento uniforme.

 

Essa função é escrita da seguinte forma:

 

 

s é a posição em um determinado instante.

s0 é a posição inicial. 

v0 é a velocidade inicial do corpo.

t é o instante do movimento.

a é a aceleração escalar do corpo

 

5. EQUAÇÃO DE TORRICELLI

A equação de Torricelli engloba as grandezas cinemáticas acima, porém o fator tempo não está incluído.

 

 

6. VELOCIDADE MÉDIA NO MUV

O MUV é um movimento onde a velocidade se altera devido a aceleração do corpo. Porém, é possível determinar a velocidade média em um determinado trecho. Para isso, basta conhecer a velocidade inicial (v0) e final (v) do corpo naquele trecho desconhecido.   

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Movimento Retilíneo Uniforme

Olá pessoal! O Direto no ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo rápido da matéria. Vamos lá!

 

1. MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME

O corpo que se desloca em um trecho retilíneo com velocidade constante.

 

 

O corpo percorre distâncias iguais em intervalos de tempos iguais. Na ilustração acima, o carro se desloca com uma velocidade constante de 20 km/h. Portanto, a cada hora ele se desloca necessariamente 20 km.

 

 

2. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS

Progressivo – a velocidade do corpo é positiva e o corpo se desloca no mesmo sentido da orientação.

 

Retrógrado – a velocidade do corpo é negativa e o corpo se desloca no sentido contrário da orientação.

 

 

 

3. FUNÇÃO HORÁRIA DA POSIÇÃO

 

 

Nessa expressão temos que:

 

s é a posição num instante t qualquer.

s0 é a posição em t = 0 (posição inicial).

v é a velocidade escalar.

 

A equação acima permite determinar as grandezas relacionadas ao MRU.

 

4. VELOCIDADE RELATIVA

A velocidade relativa é uma equivalência entre dois movimentos. Na prática, é um truque para transformar um problema onde dois corpos estão se movendo (mais complexo) em um problema onde um deles está em repouso e o outro se move com uma determinada velocidade (mais simples).

 

No exemplo abaixo, um carro a 100 km/h se aproxima de outro com 80 km/h.

Agora considere o carro mais lento em repouso (v = 0) e o carro mais rápido com uma velocidade de 20 km/h (100 km/h – 80 km/h = 20 km/h).

 

As duas situações apresentadas são fisicamente equivalentes, porém, é mais fácil tratar um problema com os dados da segunda situação.

A ilustrações abaixo mostram como calcular a velocidade relativa para diferentes situações. Considere a velocidade do carro A maior que a do carro B.

·        Caso 1: mesma direção e sentido

vRELATIVA = vA – vB

 

·        Caso 2: mesma direção e se afastando

vRELATIVA = vA + vB

 

·        Caso 3: mesma direção e se aproximando

vRELATIVA = vA + vB

 

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Lançamento horizontal


1. LANÇAMENTO HORIZONTAL

O lançamento horizontal ocorre quando um corpo é lançado para frente com uma determinada velocidade inicial. Além do movimento horizontal, o corpo executa um movimento de descida.

 

Na horizontal, desprezamos a resistência do ar, e o movimento é uniforme. No movimento de descida, devido a aceleração da gravidade, o movimento é uniformemente variado. O movimento resultante é uma parábola.

 

As equações do M.U. e do MUV são usadas para estudar o problema. Na vertical, podemos usar a equação de Galileu que relaciona a altura e o tempo de queda.

 

 

Na horizontal, o movimento é uniforme e o alcance horizontal (distância percorrida na horizontal) é dado por:

 

 

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Introdução à Óptica Geométrica

Olá pessoal! O Direto ao ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo de Física rápido da matéria. Vamos lá!

 

1. CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE LUZ

Existem dois tipos de fontes de luz na natureza: a fonte primária e a secundária.

 

Uma fonte de luz primária gera a sua própria luz. O Sol, uma tela de televisão ligada e uma fogueira acesa são exemplos de fontes de luz primária.

 

Uma fonte de luz secundária é um objeto que não produz a sua própria luz. É necessário que a luz de uma fonte primária reflita nesses objetos para que eles possam serem vistos.

 

1.1 A dimensão das fontes de luz

 

As dimensões das fontes podem ser resumidas a seguir:

 

·        Fonte Puntiforme ou Pontual – é toda fonte que tem tamanho desprezível em relação à distância dela ao observador, como um vagalume, por exemplo.

http://2.bp.blogspot.com/-GDraicN0K9U/TZPEuO8ddSI/AAAAAAAAASw/TJCCq67cXe4/s1600/Vagalume.jpg

 

·        Fonte de Luz Extensa – é toda fonte que tem dimensões relevantes em relação à distância dela ao observador, como o Sol e a Lua.

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2. MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA LUZ

No cotidiano, existem três meios onde a luz pode ser propagar.

 

·        Meio opaco: é um meio onde a luz é absorvida e refletida e não consegue atravessa o objeto.

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·        Meio transparente: é um meio que permite a passagem da luz sem provocar desvios irregulares.

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·        Meio translúcido: é um meio que permite a passagem da luz, porém os raios de luz sofrem desvios aleatórios e a imagem do objeto não é clara.

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3. PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

A luz apresenta três princípios que são fundamentais para explicar diversos fenômenos presentes no cotidiano.

 

3.1 Princípio da Independência dos Raios Luminosos

A luz não é matéria, mas sim, uma onda que transporta energia. Por isso, quando dois raios de luz se cruzam, eles mantem as suas trajetórias sem nenhuma interação.

 

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3.2 Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos

O princípio da reversibilidade afirma que o caminho seguido por um raio de luz em um sentido deve ser o mesmo no sentido inverso.

 

Observe a luz percorrendo o caminho AB e refletindo no espelho S do lado esquerdo. A luz percorre o caminho BC.

Agora inverta o processo. Faça com que a luz percorra o caminho CB e você notará que o raio refletido segue exatamente o caminho BA.

 

3.3 Princípio da Propagação Retilínea da Luz

A luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos. Uma simples prova dessa propriedade é acionar um laser. Observamos que a luz se propaga e linha reta até atingir uma superfície, como uma parede.

 

4. CONSEQUÊNCIAS DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ

·        Fonte puntiforme

 

Observe a ilustração a seguir. Uma fonte puntiforme e um anteparo (meio opaco) de raio a. Uma sombra de raio b é produzida atrás do anteparo. Sendo x a distância da fonte ao anteparo e y a distância da fonte à sombra, temos:

 

 

A relação acima permite determinar as grandezas x,y,a e b. Fontes puntiformes não produzem penumbra.

 

·        Fonte Extensa

As fontes extensas, como uma lâmpada fluorescente, são capazes de produzir regiões de sombra (ausência total de luz) e penumbra (região pouco iluminada).

 

4.1. Fases da lua

A Lua executa um movimento aproximadamente circular em torno da Terra, completando uma volta em 28 dias. As fases da Lua representam a parte da luz que observamos dependendo da posição da Lua em relação a Terra.

 

A cada semana a aparência da Lua muda. Ela pode se apresentar completamente iluminada pelo Sol (Lua cheia), parcialmente iluminada (Lua crescente ou minguante) ou simplesmente desaparecer (Lua nova). O fenômeno ocorre devido a sua translação ao redor da Terra. Observe o esquema que resume as fases da lua.

 

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4.2. Eclipse

Os eclipses são fenômenos que ocorrem devido a propagação retilínea da luz. Existem dois tipos de eclipses: o lunar e o solar.

 

a) Eclipse Lunar

O eclipse lunar ocorre quando a Lua passa pelo cone de sombra da Terra (região não iluminada pelo Sol) e os três astros Sol, Terra e a Lua estão perfeitamente alinhados.

 

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O eclipse penumbral ocorre quando a Lua entra na penumbra da Terra.

 

O eclipse lunar pode ser total (a Lua entra por completo na sombra da Terra) ou parcial (apenas uma parte da Lua entra na sombra da Terra).

 

Um eclipse total da Lua dura aproximadamente 1,7 horas.

b) Eclipse do Sol
O eclipse do Sol ocorre durante o dia quando a Lua se alinha entre o Sol e a Terra. A Lua é um meio opaco e não permite a passagem da luz. A sombra da Lua se projeta sobre uma região pequena da Terra. A Lua encobre o Sol e o dia se transforma em noite.

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A Lua (por ser muito menor do que a Terra) produz uma sombra que cobre apenas uma região muito específica da Terra (muitas vezes sobre o oceano). Apenas poucos privilegiados que se encontrarem nesta região poderão observar esse tipo de eclipse. Por isso, podemos passar toda a vida sem presenciar este belo fenômeno da natureza.

O eclipse Solar também pode ser total (quando a Lua encobre completamente o Sol) ou parcial, quando a Lua encobre apenas parte do Sol.

 

5. CÂMARA ESCURA

A câmara escura funciona através do princípio da propagação retilínea da luz. Observe na figura abaixo a trajetória seguida por dois raios que partem das extremidades do objeto e atingem o papel vegetal no fundo da caixa. A imagem tem a orientação invertida (nesse caso se forma de cabeça para baixo).

 

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Sendo o e i o tamanho do objeto e da imagem respectivamente; p a distância do objeto à câmara e p´ é o tamanho da câmara, temos:

 

 

 

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Introdução a Física

Olá pessoal! O Direto no ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo rápido da matéria. Vamos lá!

 

1. GRANDEZAS ESCALARES E VETORIAIS

Uma grandeza é definida como tudo aquilo que pode ser medido.

 

Grandeza escalar: definida por um número e uma unidade. Exemplo: tempo, comprimento, energia.

 

Grandeza vetorial: definida por um número, uma unidade, uma direção e um sentido. Exemplo: força, velocidade aceleração, campo elétrico, campo magnético.

 

Exemplos de direção e sentido de um vetor.

 

2. NOTAÇÃO CIENTÍFICA

A notação científica é uma ferramenta matemática que ajuda a escrever números muitos grandes ou muito pequenos. Um número em notação cientifica possui o seguinte formato.

 

n.10m

 

O número (n) deve estar compreendido entre 1 (incluindo) e 10 (excluindo). O expoente (m) pode ser um número positivo ou negativo.

 

3. ORDEM DE GRANDEZA

A ordem de grandeza determina o quanto um número é grande ou pequeno sem conhecer o número exato.

 

O número deve ser escrito em notação científica e a ordem de grandeza será apenas a potência de 10, de acordo com as regras a seguir:

 

·        o número (n) é menor que 3,16: a ordem de grandeza será 10n.

·        o número (n) é maior que 3,16: a ordem de grandeza será 10n+1.

 

Exemplos:

a) 2,5.106 – ordem de grandeza: 106

b) 4,7.103 –  ordem de grandeza: 103+1 = 104

 

4. MÉTODO CIENTÍFICO

O método científico é uma série de caminhos que um cientista deve seguir até formular uma teoria. Segue uma breve explicação de cada passo:

 

·        Observar: um sistema deve ser observado. Nesta etapa, não há resposta para o problema.

·        Elaborar uma hipótese: uma explicação é elabora para tentar responder o problema.

·        Experimentação e análise de dados: permite verificar se a hipótese é ou não verdadeira.

·        Elaborar a teoria: a experimentação levará a uma teoria.

 

5. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi criado para uniformizar as unidades das principais grandezas físicas. Seguem as mais importantes.

Grandeza Unidade Símbolo
Comprimento metro m
Massa quilograma kg
Tempo segundo s

 

6. TABELAS DE PREFIXOS

Os prefixos são úteis para simplifica a escrita de um número. Seguem os mais importantes.

Prefixo Símbolo Fator
pico p 10-12
nano n 10-9
micro µ 10-6
mili m 10-3
centi c 10-2
deci d 10-1
quilo k 103
mega M 106
giga G 109
tera T 1012

 

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