Post on 11-Feb-2019
CAPÍTULO 1Introdução à Física
FÍSICA
RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO. Os Fundamentos de Física - Mecânica. São Paulo: Moderna, 2007.
• O ser humano sempre se preocupou em entender e dominar o Universo que o cerca;
• Interessou-se em explicar, por exemplo, o som de um trovão, a luz de um relâmpago, por que os corpos têm cores diferentes, como é o movimento da Lua em relação à Terra, como são os movimentos dos objetos nas proximidades da superfície terrestre;
• Todas essas questões, por mais diferentes que sejam, são estudadas em Física, uma ciência tão presente em nossas vidas que não podemos desprezá-la.
1. Introdução à Física
• A palavra Física (do grego: physis) significa Natureza.
• É a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais.
• Portanto, a Física poder ser definida como uma ciência que busca descrever os fenômenos que ocorrem na Natureza e prever a sua ocorrência, procurando atualmente não mais oferecer uma imagem da Natureza, mas sim uma imagem da relação do ser humanos com a Natureza.
2. O que é a Física?
FÍSICA CLÁSSICA
Mecânica Clássica: estudo do movimento das partículas e dos fluídos. Subdividida em: cinemática, estática, dinâmica, fluídos e ondulatória.
Termodinâmica: estudo da temperatura, do calor e seus efeitos e das propriedades de agregação dos sistemas múltiplos de partículas.
Óptica: é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados à luz.
3. Ramos da Física
Eletromagnetismo: estudo da eletricidade, do magnetismo e das ondas eletromagnéticas.
FÍSICA MODERNA
Mecânica Quântica: estudo do mundo microscópico do átomo e das partículas elementares.
Relatividade Especial (Restrita): reformulação dos conceitos de espaço, tempo e energia com o estudo do comportamento de partículas em alta velocidade.
Relatividade Geral: estudo das relações entre força gravitacional e as propriedades geométrica do espaço.
Todos os corpos existentes na Natureza são qualidades definidas de matéria. Por exemplo: a madeira é matéria e uma mesa é um corpo; a borracha é matéria é um pneu de borracha é um corpo.
A matéria e, portanto, todos os corpos do Universo são constituídos por pequenas unidades denominadas átomos.
Um modelo mais simples, proposto pelo físico Ernest Rutherford (1871-1937), estabelece que cada átomo é constituído de um núcleo central (prótons e nêutrons), e pela eletrosfera, constituída pelos elétrons.
4. O Universo
Visão simplificada do átomo. Há um número grande de outras partículas, com por exemplo, pósitrons, mésons, neutrinos, quarks.
Átomo
Os átomos, por sua vez, formam outros agregados: as moléculas.
O campo de estudo da Física abrange todo o Universo: desde a escala microscópica, relacionada às partículas que formam o átomo, até a escala macroscópica, que diz respeito aos planetas, às estrelas e às galáxias.
A matemática ajuda muito a Física, sintetizando a compreensão dos fenômenos. Uma fórmula matemática que resume um fenômeno físico constitui uma ajuda para a compreensão desse fenômeno.
5. Física e Matemática
Método experimental ou científicoTrata-se de um processo de pesquisa que segue uma determinada
sequência de etapas. São elas:
• Observação: Como o próprio diz, é a visualização de um fato (ou fenômeno);
• Problematização: Corresponde à execução de questionamentos sobre o fato observado;
• Formulação da hipótese: A hipótese nada mais é do que uma possível explicação para o problema.
• Experimentação: Etapa em que o pesquisador realiza experiências para provar (ou negar) a veracidade de sua(s) hipótese(s).
Uma hipótese confirmada nas experimentações passa a ser denominada de lei científica. A um conjunto de leis que explicam um determinado fenômeno (ou grupo deles) chamamos de teoria.
6. Métodos em Física
Para melhor conhecer as grandezas envolvidas num fenômeno, a Física recorre a medidas.
• O metro (símbolo: m) é a unidade fundamental de comprimento do Sistema Internacional de Unidades (SI)*. Admite múltiplos, com o quilômetro (km) e submúltiplos, como centímetro (cm) e o milímetro (mm).
• Outra unidade importante em nosso estudo é a unidade fundamental de tempo do SI: o segundo (símbolo: s). O segundo admite múltiplos, como o minuto (min) e a hora (h), e submúltiplos, como o milissegundo, o microssegundo e o nanosegundo.
*SI é o Sistema de unidade oficialmente adotada no Brasil, estabelecida em 1960, durante a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas.
7. Medida de comprimento e tempo
é uma medida (ou quantidade) específica de determinada grandeza física usada para servir de padrão para outras medidas.
Unidades de medida
Sistema Internacional de Unidades – SI.
Unidades suplementares
Grandeza Unidade Símbolo
Área metro quadrado m²Volume metro cúbico m³
Número de onda por metro 1/m
Densidade de massa quilograma por metro cúbico kg/m³
Concentração mol por metro cúbico mol/m³
Volume específico metro cúbico por quilograma m³/kg
Velocidade metro por segundo m/s
Aceleração metro por segundo ao quadrado m/s²
Densidade de corrente ampère por metro ao quadrado A/m²
Campo magnético ampère por metro A/m
Os algarismos significativos de uma medida são os algarismos corretos e o primeiro duvidoso..
8. Algarismos significativos
Multiplicação ou uma divisão
Como o primeiro fator tem três algarismos significativos (2,31) e o segundo tem dois (1,4), apresentamos o resultado com dois algarismos significativos, ou seja: 3,2.
Adição ou na subtração
Assim temos 6,4.
9. Operações com algarismos significativos
Utilizar a notação científica significa exprimir uma número da seguinte forma:
Exemplos:
10. Notação científica
Determinar a ordem de grandeza de uma medida consiste em fornecer, como resultado, a potência de 10 mais próxima do valor encontrado para a grandeza:
Exemplo:Raio da Terra igual a 6,37x106 mDistância da Terra ao Sol igual a 1,49 x1011 m
11. Ordem de grandeza