01 - Grandezas físicas, medidas e representações

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A) Física: estudo de fenômenos por intermédio de modelos na busca do estabelecimento de uma Lei Física. Ferramentas: método científico, Princípio da uniformidade da Natureza. B) Grandeza Física: Tudo o que tem a possibilidade de ser medido (mensurado) e associado a um valor numérico e uma unidade. Medir uma grandeza é compará-la com outra de mesma espécie que arbitrariamente foi considerada padrão (unidade). Exceções: São grandezas físicas que são quocientes de outras grandezas e por isso apresentam apenas o valor numérico, sendo adimensionais. Ex: índice de refração e coeficiente de atrito. ● Escalares: definidas apenas por uma quantidade. Somente algebricamente. Ex: tempo ● Vetoriais: bem definidas por um vetor (componente geométrico com módulo, direção e sentido); Ex: velocidade, força. Fundamentais: São conceitos primitivos Ex: comprimento, massa, tempo. ● Derivadas: as demais (definidas a partir das fundamentais) Ex: velocidade, trabalho, força, Resistência elétrica. C) Sistema de Unidades: Conjunto de unidades usadas para medir todas as grandezas físicas. Ex: CGS,MKSA,SI,MTS,Técnico D) Sistema Internacional de Unidades (SI) Unidades de Base do SI Grand eza Dim ens ão uni dad e mb ol o Compr iment o L met ro M Massa M qui log ram a Kg Tempo T seg und o S Corre nte elétr ica I amp ère A Tempe ratur a termo dinâm ica Q kel vin K Quant idade de matér ia N mol mo l Inten sidad e lumin osa I 0 can del a cd E) Unidades em uso com SI Estas unidades não pertencem ao sistema Internacional mas torna-se conveniente utiliza-las no cotidiano. Nome Símbol Valor no

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A) Física: estudo de fenômenos por intermédio de modelos na busca do estabelecimento de uma Lei Física. Ferramentas: método científico, Princípio da uniformidade da Natureza.

B) Grandeza Física: Tudo o que tem a possibilidade de ser medido (mensurado) e associado a um valor numérico e uma unidade. Medir uma grandeza é compará-la com outra de mesma espécie que arbitrariamente foi considerada padrão (unidade).

Exceções: São grandezas físicas que são quocientes de outras grandezas e por isso apresentam apenas o valor numérico, sendo adimensionais.Ex: índice de refração e coeficiente de atrito.

● Escalares: definidas apenas por uma quantidade. Somente algebricamente.

Ex: tempo

● Vetoriais: bem definidas por um vetor (componente geométrico com módulo, direção e sentido);

Ex: velocidade, força.

● Fundamentais: São conceitos primitivosEx: comprimento, massa, tempo.

● Derivadas: as demais (definidas a partir das fundamentais)

Ex: velocidade, trabalho, força, Resistência elétrica.

C) Sistema de Unidades: Conjunto de unidades usadas para medir todas as grandezas físicas.Ex: CGS,MKSA,SI,MTS,Técnico

D) Sistema Internacional de Unidades (SI)

Unidades de Base do SI

Grandeza

Dimensão

unidade

Símbolo

Comprimento

Lmetro

M

Massa

Mquilograma

Kg

Temp T seg S

oundo

Corrente elétrica

Iampère

A

Temperatura termodinâmica

Qkelvin

K

Quantidade de matéria

N molmol

Intensidade luminosa

I0candela

cd

E) Unidades em uso com SI

Estas unidades não pertencem ao sistema Internacional mas torna-se conveniente utiliza-las no cotidiano.

NomeSímbolo

Valor no SI

minuto min 60 s

hora h 3600 s

dia d 86400 s

grau º Pi/180 rad

litro l 10-3 m3

tonelada

t 103 kg

Unidades em uso temporário com SI:

Nome Símbolo Valor no SI

milha marítima - 1852 m

nó milha/h (1852/3600) m/s

angstron  10-10 m

Os símbolos das unidades não são abreviaturas e portanto é incorreto o uso do ponto.Ex: incorreto – 5 m. / correto – 5 m).

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Quando escritas por extenso, usamos sempre letra minúscula para o nome das unidades, mesmo para o nome de cientistas.Ex: 10 newtons (e não 10 Newtons) Exceção: grau Celsius (que não pertence ao SI!);A unidade do SI é o kelvin (e não grau Kelvin!).

Não são admitidas combinações de partes escritas por extenso com partes representadas por símbolos.Ex: é errado escrever newton.m ou N.metro, o correto é newton.metro ou N.m.

Símbolos não aceitam plural.Ex: é incorreto escrever 5 ms; o correto é 5 m; é incorreto escrever 3 seg; o correto é 3s.

Plurais de unidades recebem a letra “s” no final.Ex. newtons, pascals (e não pascais), joules, mols ( e não moles).

Unidades terminadas por “x”, “z” e “s” não têm plural. Ex: hertz, gauss, ...

Plural de palavras compostas não ligadas por hífen: ambas as palavras vão para a forma plural.Ex: metros cúbicos

Plural de palavras compostas constituindo uma nova unidade em que cada unidade mãe pode variar independentemente da outra:

1) composta por multiplicação: faz-se o plural de ambas.

Ex: ohms-metros.

2) compostos por divisão: o denominador não vai para a forma plural.

Ex: metros por segundo; newtons por metro quadrado.

Plurais particulares: unidades de massa atômica, anos-luz, elétron-volts.

F) Notação Científica

Qualquer número pode ser escrito a forma de um produto entre um número compreendido entre 1 e 10 e uma potência de 10 conveniente.

Representando números na forma A.10n, tem-se a notação científica, em que 1 ≤ A < 10.

Exemplos:573 = 5,73 . 102

629 000 000 = 6,29 . 108

G) Ordem de Grandeza

A ordem de grandeza é a potência de 10, de expoente inteiro, que mais se aproxima da medida calculada. Inicialmente representamos o número em notação científica do tipo x . 10 n. A seguir a ordem de grandeza G será expressa por:

10 n G 10 n + 1

Para sabermos se a ordem de grandeza é 10n ou 10n + 1, observe o coeficiente x da notação científica. Se x for menor que 5,0, a ordem de grandeza será 10 n. Mas se x for maior que 5,0 a ordem de grandeza será 10 n + 1.

Por exemplo, o número 3,6.104 tem ordem de grandeza igual 104, no entanto, o número 6,4.106 tem ordem de grandeza igual a 106+1 = 107.

H) Algarismos Significativos (A.S)

Ao realizarmos a medida de uma grandeza física estamos limitados a precisão do instrumento utilizado. Teremos sempre algarismos que poderemos admitir como corretos ou duvidosos. Os algarismos significativos de uma medida são os algarismos corretos mais o primeiro algarismo duvidoso (avaliado ou incerto). O número de algarismos significativos de uma medida está, desta maneira, estreitamente relacionado com a menor divisão do medidor.

Ex: medindo a largura de uma folha de papel com uma régua encontramos com certeza 21,0 cm e ainda estimamos mais 0, 03 cm. Portanto a leitura é 21,03 com 4 algarismos significativos (e corretos e 1 duvidoso)

O ZERO só não é significativo quando à esquerda do primeiro algarismo diferente de zero.Ex:

0,045 m 2 significativos40,0 s 3 significativos0,2040 kg 4 significativos

A potência de DEZ não é significativa.Ex:

3 . 104 1 significativo4,00 . 105 3 significativos

É necessário observar com cautela a manutenção do numero de algarismos significativos de uma grandeza quando efetuamos uma mudança de unidade.

Precisão ≠ Exatidão

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● Operações com algarismos significativos

1) Soma e SubtraçãoEx: 7,43m + 3,918m = 11,348mApós efetuada a conta, arredonda-se o resultado para o número de casas decimais igual ao menor numero de casas decimais das parcelas, logo o resultado será: 11,35m

2) multiplicação e divisãoEx: 2,35m . 3,1m = 7,285mDar o resultado com o numero de significativos da pior medida, logo , o resultado será: 7,3m

01. Relacione:a) 1 hm = _______mm b) 1 l =________mm3

c) 10 m2 = ______nm2 d) 1 ghz = ______Hz

e) 1 ton = _______cg f) 1 TW =_______pW

02. Qual a ordem de grandeza:

a) do numero de segundos do ano?b) de 0,000034000000s?c) das voltas de um disco ao tocar uma música?d) Da sua altura em quilometro?e) Do seu peso em mg?

03. Efetue:

a) 12,31 kg + 4,1864 kg = b) 28,4 dm + 26 mm =c) 23,0000000 kg + 2 mgd) 185,0 J/ 3,0s = e) 48738mm – 22,2 m = f) 23 kg + 1,002m= g) 2,1m x 1,002m = h) 0,0032 x 0,01 km =

04. Com base na teoria dos algarismos significativos, com a utilização da régua centimetrada (figura abaixo), é correto afirmar que o comprimento da barra acima da régua é:

A) 7,30 cm.B) 7,35 cm.

C) 7,3 cm.D) 73,0 mm.E) 7,40 cm.

05. (UFF) O rio Amazonas injeta a cada hora, 680 blhões de litros de água no oceano. Em volume corresponde a cerca de 17% de toda a água doce que chega aos oceanos do planeta, no mesmo intervalo de tempo. Qual a ordem de grandeza deste volume total a cada hora?

06. (PUC) A OG de 15% do numero de mulheres brasileiras é:

a) 104 b) 105 c) 106

d) 107 e) 108

07. (CESGRANRIO) Com o auxilio de uma balança, um estudante mede a massa de um objeto encontrando m = 2,43kg. Ao expressar o resultado em gramas ele deve escrever:

a) 2430,00 b) 2430,0g c) 2430gd) 243g b) 2,43 . 103g

08. (CESGRANIO) amassa de uma caneta esferográfica é 7,00g. Depois de ter acabado a carga a massa da caneta foi medida por uma balança de sensibilidade acusando 6,54213g. Considerando-se as medidas efetuadas, a massa da tinta contida na caneta quando nova era: a) 0,4587g b) 0,5479g c) 0,458gd) 0,46g e) 0,5g

09. (PUC) A distância média Terra-Lua é de 384 mil quilômetros. Qual a ordem de grandeza em segundos do tempo que a luz leva para percorrer esta distância?

a) 10-6 b) 10-3 c) 100

d) 101 e) 103

10. (CESGRANRIO) O fumo é, comprovadamente, um vicio prejudicial à saúde, um fumante médio, ou seja, aquele que consome cerca de 10 cigarros por dia, ao chegar à meia-idade terá problemas cardiovasculares. A ordem de grandeza do numero de cigarros consumidos por este fumante durante 30 anos é de:

a) 104 b) 105 c) 106

d) 107 e) 108

11. (FUVEST) A famosa equação de E = mc2, estabelece a equivalência entre uma massa m e a energia E nela contida. A constante c é a velocidade da luz e vale 3.108 m/s.

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a) Admitindo-se que a massa do Sol, que é da ordem de 2.1030 decresça 1%, qual é a energia liberada?

b) Qual a massa equivalente a 1 kWh (quilowatt-hora) de energia?

12. Astrônomos de um observatório anglo-australiano anunciaram, recentemente, a descoberta do centésimo planeta extra-solar. A estrela-mãe do planeta está situada a 293 anos-luz da Terra. Qual é a ordem de grandeza dessa distância? A) 109 km B) 1011 kmC) 1013 km D) 1015 km E) 1017 km

13. Suponha que em um sólido os átomos estão distribuídos nos vértices de uma cúbica, conforme a figura abaixo. A massa de átomo é 1,055 x 10-22g e a densidade do sólido é 8,96 g/cm3. Qual o módulo do expoente da ordem de grandeza, em cm, da menor separação entre os átomos?

14. Qual o expoente da ordem de grandeza do numero de baldes de 5l cada , que podem ser enchidos ao longo de um dia por uma torneira que tem um vazamento de 50g de água por minuto?

15. Um estudante, tendo medido o corredor de sua casa, encontrou os seguintes valores:

comprimento: 5,7 mlargura: 1,25 m

Desejando determinar a área deste corredor com a maior precisão possível, o estudante multiplica os dois valores anteriores e registra o resultado com o número correto de algarismos, somente com os algarismos que sejam significativos. Assim fazendo, ele deve escrever:

a) 7,125 m2

b) 7,12 m2

c) 7,13 m2

d) 7,1 m2

e) 7 m2

16. (PUC-MG) Um carro fez uma viagem em linha reta em três etapas. Com a ajuda de um sistema de localização por satélite (GPS), foi possível calcular a distância percorrida em cada etapa, mas com diferentes

precisões. Na primeira etapa, a distância percorrida foi 1,25.103 km, na segunda, 81,0 km, e na terceira, 1,0893.103 km. A distância total percorrida, respeitando-se os algarismos significativos, é: a) 3,14 .103 km.b) 3,15 103 km.c) 3,1.103 km.d) 3.103 km.

17. O resultado da soma 0,000371 . 104 + 18 . 10-2 será:

a) 18b) 0,18c) 3,89 . 10-2

d) 3,89e) 3,9