INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO À À

FÍSICAFÍSICA

Profª Ana Paula C. Sousa

DEFINIÇÃO

A FÍSICA é a ciência das coisas naturais, cujo objetivo é 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.

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. Podemos classificar as

grandezas físicas de duas maneiras. A primeira é quanto à natureza de sua existência e a

segunda quanto ao seu grau de complexidade.

Classificação quanto à natureza: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. Tempo: Podemos definir claramente o tempo apenas pelo seu valor numérico e unidade, sem a necessidade de qualquer outra informação para a sua compreensão. Dizemos : um evento durou 5 h, 10 s ou 3 dias e pronto.

Classificação quanto à natureza: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, força, etc. Espaço: Se afirmarmos que um automóvel de deslocou 300 metros, podemos fazer a seguinte pergunta : Para onde ? A resposta corresponde à direção e sentido . Por exemplo : o deslocamento ocorreu sobre uma pista horizontal para a minha direita. Com estas duas últimas informações fica claro ao leitor (ouvinte) para onde o automóvel de deslocou.

TABELATABELA

Grandezas escalares Grandezas vetoriais

Tempo (t) Espaço (s), posição ou distância (d)

Energia (e) Velocidade (v)

Trabalho (t) Aceleração (a)

Potência (Pot) Força (F)

Quantidade de calor (Q) Quantidade de movimento (Q)

Potencial elétrico (V) Impulso (I)

Fluxo de calor (F) Campo elétrico (E)

Força eletromotriz (E) e Força contra-eletromotriz (E')

Campo magnético (B)

.

Classificação quanto ao Grau de complexidade:

a) GRANDEZAS FUNDAMENTAIS: são aquelas que podem ser medidas diretamente. Exemplos: Comprimento, Massa, Tempo, Corrente elétrica, Temperatura termodinâmica, Intensidade luminosa e Quantidade de substância.

b) GRANDEZAS DERIVADAS: são grandezas que obtemos a partir das fundamentais.Exemplos: Área, Densidade, Velocidade, Aceleração, Força, Impulso, Trabalho, Corrente elétrica, Potência, ...

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, ou sistema MKS.

UNIDADES DE COMPRIMENTOmetro................ m (S.I)

decímetro ........ dm

centímetro ...... cm

milímetro ........ mm

UNIDADES DE MASSA

quilograma .... kg (S.I)

grama ............ g

tonelada ........ ton

UNIDADES DE TEMPO

hora ............... h

minuto ........... min

segundo ......... s (S.I)

dia hora minuto segundo

1

1

24

1

60

1.440

60

3.600

86.400

VELOCIDADE

Km/h → m/s ÷ 3,6

m/s → km/h x 3,6

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:

Múltiplos e submúltiplos do SI

ARREDONDAMENTO DE DADOS

→ Quando o 1° algarismo a ser abandonado for menor que 5, fica inalterado o último algarismo a permanecer:• 68,436 -> 68,4•8,6124 -> 8,61•16,649241 -> 16,6492•203,104 -> 203,1•103,43124 -> 103,43

→ Quando o 1° algarismo a ser abandonado for maior que 5, aumenta-se uma unidade ao algarismo a permanecer:• 68,361 -> 68,4•8,6176 -> 8,62•16,6824 -> 16,7•203,193 -> 203,2

→ Quando o 5 for o 1° algarismo a ser abandonado verifica-se duas soluções:

a) Se ao 5 seguir em qualquer casa um algarismo diferente de zero, aumenta-se uma unidade ao algarismo a permanecer:•12,456 -> 12,5•8,665001 -> 8,67•7,4351 -> 7,44

b) Se o 5 for o último algarismo ou se seguirem zeros, o último algarismo a ser conservado só será aumentado de uma unidade se for ímpar:

• 12,250000 -> 12,2• 13,45 -> 13,4• 8,550000 -> 8,6• 11,75 -> 11,8• 207,150 -> 207,2

Análise Dimensional

Toda representação matemática de um problema físico precisa, além de um número que quantifique determinada grandeza física, de uma unidade de medida que faça a classificação qualitativa. Todas as grandezas físicas podem ser analisadas dimensionalmente através de três unidades que nos sirvam de parâmetros que são: Comprimento (L), Tempo (T) e massa (M), outras grandezas físicas terão suas unidades de medida derivadas destas três.

Exemplo1: A unidade de medida da velocidade é (no SI) m/s, logo:

[V]=m/s[V]=[L]/[T][V]=L.T-¹

Exemplo2: A unidade de medida de força é o Newton(N) que é encontrado fazendo

a multiplicação de kg por m/s², vamos fazer a análise dimensional.

[F]=[m].[a][F]=kg.m/s²[F]=M.L/T²[F]=M.L.T-²

NOTAÇÃO CIENTÍFICANOTAÇÃO 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.

1. Escreva os números seguintes em notação científica:

a) 12 300 000

b) 0,000 072

Solução:

a) 12 300 000 = ___ x 10 an

a = 123 ou a = 12,3 ou a = 1,23 ???

1 2 3 0 0 0 0 0

Teríamos então 7 casas decimais, portanto n = 7

Resposta: 1,23 x 107

b) 0,000 072

Solução:

b) 0,000 072 = ___ x 10 a n

a = 72 ou a = 7,2 ???

0 , 0 0 0 0 7 2

Teríamos então a vírgula sendo deslocada 5 casas decimais, portanto n = -5

Resposta: 7,2 x 10ˉ5

ORDEM DE GRANDEZAÉ uma estimativa grosseira feita através de uma potência de 10 inteira mais representativa.

Considere a seqüência exponencial abaixo:

....10-3; 10-2; 10-1; 100; 101;102;103....

Aproximação exponencial:

100_____10 1/2_______101

3,166...

CONSIDERAÇÕES

A1) x < 3,16... → x = 100

A2) x > 3,16... → x = 101

1. Qual é a ordem de grandeza no número de segundos em 60 anos?

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 s60 anos = 1 866 240 000 s60 anos 1,9 x 10≅ 9 s

60 anos 10≅ 0 x 109 s O.G 10⇨ ⇨ ⇨ ⇨ 9s

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS28 -> 2 A.S. (Algarismos significativos)

3,670 -> 4 A.S. (Algarismos significativos)

2000 -> 4 A.S. (Algarismos significativos)

0,00018 -> 2 A.S. (Algarismos significativos)

0,029 -> 2 A.S. (Algarismos significativos)

0,5 -> 1 A.S. (Algarismo significativo)

359,87 -> 5 A.S. (Algarismos significativos)

0,0700 -> 3 A.S. (Algarismos significativos)

a) Adição e subtraçãoObservar qual parcela que apresenta o menor número de casas decimais, arredondar todas as outras parcelas e efetuar o cálculo:

1 545, 3 1 545, 3

125, 346 125, 3

45, 068 45, 1

+ 3, 6500 + 3, 6

1719,3

b) Multiplicação e divisãoO resultado deve ter um número de algarismos significativos igual ao do fator com o menor número:

23,78

X 1,2

4756

2378 0

28,536 ≈ 29