Sistema Internacional de Unidades Grandezas...
-
Upload
nguyenngoc -
Category
Documents
-
view
218 -
download
0
Transcript of Sistema Internacional de Unidades Grandezas...
Introdução
O que é uma GRANDEZA FÍSICA?
Quais são os tipos?
1) Grandeza Escalar
2) Grandeza Vetorial
Grandeza Escalar
Só precisa do valor para ser caracterizada.
Exemplos: Tempo (t) Volume (v) Massa (m) Distância Percorrida (d)
Grandeza Vetorial
Além do MÓDULO (valor) precisamos indicar outras duas características:
DIREÇÃO (definida por uma reta).
SENTIDO (o lado para o qual o vetor aponta na reta).
Grandeza Vetorial
É representada por uma SETA (VETOR).
O tamanho da SETA (VETOR) é o seu MÓDULO (VALOR).
Linha pontilhada DIREÇÃO
X
Exemplo Deslocamento (D) ≠ Distância Percorrida (d)
Dist. Percorrida:
d = 200 m.
Vetor Deslocamento:
D = 100 √2 m
Direção – reta que contém os pontos A e C
Sentido – de A para C.
A
C
B
D
U
C
D
• ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS (a.s)
O número de algarismos significativos resulta da escala do aparelho com que se está a obter a medida. Exemplo: Estamos a medir uma massa numa balança que tem a
indicação de sensibilidade d= ± 0,001g. Obtemos uma massa de 7,978g na nossa pesagem. Então 7,97 algarismos exatos 8 algarismo incerto 7,978g tem 4 algarismos significativos
Algarismos Significativos: todos os exactos + primeiro dos incertos.
REGRAS DE CONTAGEM DO Nº DE ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS (a.s.) DE UM RESULTADO. A contagem dos algarismos significativos faz-se da esquerda para a direita, começando pelo primeiro algarismo diferente de zero. • Qualquer algarismo diferente de zero é significativo.
134g ------ 3 a.s. • Zeros entre algarismos diferentes de zero são significativos.
3005m ----------- 4 a.s. • Zeros à esquerda do primeiro a.s. diferente de zero não são
significativos.
000456g -------- 3 a.s. • Para números superiores a 1, os zeros à direita da vírgula contam
como a.s.
34,000g ---------5 a.s .
• Para números sem casas decimais, os zeros podem ou não ser significativos.
O número 500 pode ter 1, 2 ou 3 a.s. Deve usar-se a notação científica para eliminar esta ambiguidade.
5 x 102 - 1 a.s.
5,0 x 102 - 2 a.s.
5,00 x 102 - 3 a.s.
• OPERAÇÕES COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS (a.s.). Quando se efetuam cálculos o resultado deve respeitar
o número de algarismos significativos dos dados segundo as seguintes regras para as operações.
• Adição e Subtração. O número de casas decimais da soma ou da diferença é
o mesmo do dado que tiver o menor número de casas decimais.
34,567g + 2,34g = 36,907 36,91 g • Multiplicação e Divisão. No produto final ou no quociente, o número de a.s. é
determinado pelo fator que tenha menor número de a.s.
3,456 m x 34,5234 m = 119,311488 119,3 m2.
CONCEITO E DIVISÃO DA MECÂNICA A Mecânica, ramo mais antigo da Física, é basicamente a ciência que trata do movimento. A Mecânica está dividida em:
a) Cinemática: estuda o movimento sem cogitar suas causas. b) Estática: estuda o equilíbrio. c) Dinâmica: estuda a relação entre movimento e suas causas.
Cinemática – parte da mecânica que estuda os movimentos descritos
por corpos, sem se preocupar com suas causas.
Definições e Conceitos
• Partícula ou ponto material - É quando as dimensões de um móvel são
desprezíveis em comparação com as dimensões dos outros corpos que
participam do fenômeno.
• Corpo Extenso- É quando as dimensões do corpo não podem ser desprezadas
O conceito de ponto material ou corpo extenso é relativo
Repouso e movimento -Considere uma pessoa sentada na poltrona de um trem que está se afastando de
uma cidade.
Para definir se a pessoa está em repouso ou em movimento devemos escolher um referencial .
A definição de repouso ou de movimento é a seguinte: Um corpo está em movimento em relação a outro corpo quando a distância entre eles variar no decorrer do tempo. Caso contrário estará em repouso.
Trajetória –pode ser considerado como o caminho percorrido pelo móvel no decorrer do tempo.
A trajetória de um corpo depende do referencial.
Trajetória parabólica para o observador fixo à Terra. Trajetória vertical para o observador dentro do trem.
• Velocidade escalar média e velocidade instantânea
Considere um ponto material percorrendo certa trajetória, passando no instante to pela posição So e, num instante posterior t pela posição S.
O deslocamento escalar (ΔS) é dado por ΔS = S – So , e o intervalo de tempo (Δt), por Δt = t – to
• Velocidade escalar média (Vm)
• A velocidade instantânea (V) seria a indicação do velocímetro do carro em cada instante.
• Movimento uniformemente variado (MU) Velocidade constante e aceleração nula
• Função horária do movimento uniforme
• Movimento uniformemente variado (MUV)
velocidade varia de maneira uniforme e a aceleração é constante e não nula.
Movimento Circular Uniforme
• O número de voltas (ou ciclos) que a roda gigante efetua na unidade de tempo é chamado de
freqüência do movimento.
• o tempo que cada cadeira da roda gigante gasta para completar uma volta completa é chamado
de período do movimento.
v = velocidade linear ω = velocidade angular R = raio
V = 2π f R ( velocidade escalar) ω = 2π f ( velocidade angular)
Velocidade escalar (Va = Vb). Velocidade angular (WA=WB)
Exercícios: 1)O gráfico qualitativo da velocidade (v), em função do tempo (t), da figura a
seguir representa o movimento de um carro que se desloca em linha reta.
2)A polia dentada do motor de uma motocicleta em movimento , também chamada de pinhão, gira com frequência de 3 600 rpm. Ela tem um diâmetro de 4 cm e nela está
acoplada uma corrente que transmite esse giro para a coroa, solidária com a roda traseira. O diâmetro da coroa é de 24 cm e o diâmetro externo da
roda, incluindo o pneu, é de 50 cm. A figura a seguir ilustra as partes citadas. Use π = 3, considere que a moto não derrapa e que a transmissão do movimento de
rotação seja integralmente dirigida ao seu deslocamento linear. A velocidade da moto, em relação ao solo e em km/h, é de
Solo
pinhão
coroa
roda
Leis De Newton
• Princípio da Inércia (Primeira Lei de Newton) “Todo corpo que esteja em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme (movendo-se em trajetória reta com velocidade vetorial constante), tende a continuar nestes estados se a força resultante que age sobre ele for nula”.
Terceira Lei de Newton ( Ação e Reação)
• Quando um corpo exerce uma força sobre outro, simultaneamente este outro reage sobre o primeiro aplicando-lhe uma força de mesma intensidade, mesma direção, mas sentido contrário.
* Jamais se anulam, pois são aplicadas em corpos diferentes. * Ocorrem simultaneamente, não podendo uma surgir depois da outra.
3-Em um trecho curvilíneo de uma rodovia horizontal, o motorista de determinado veículo,
dirigindo em velocidade excessiva, perdeu o controle da direção e, atravessando a pista, caiu na
vala que havia além do acostamento.
Chovia muito naquele momento e várias hipóteses foram levantadas para explicar o fato. Em
relação a um referencial inercial, assinale a alternativa que apresenta a hipótese correta.
(A) A repentina diminuição do atrito entre os pneus do carro e o asfalto da pista fez com que ele
prosseguisse em linha reta ao invés de completar a curva.
(B) A potência do motor do veículo foi insuficiente para corrigir a trajetória original a ser descrita e
resultou na derrapagem observada.
(C) A repentina diminuição do atrito entre os pneus do carro e o asfalto da pista fez com que ele
derrapasse para fora da pista descrevendo uma trajetória curvilínea.
(D) A força centrífuga sobre o carro foi mais intensa que a força centrípeta e empurrou o carro
para fora da pista, seguindo uma trajetória curvilínea.
(E) A energia cinética do veículo era maior do que a energia potencial elástica da borracha dos
pneus, daí a derrapagem.
Exercício
Leis De Newton
• Princípio da Inércia (Primeira Lei de Newton) “Todo corpo que esteja em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme
(movendo-se em trajetória reta com velocidade vetorial constante), tende a
continuar nestes estados se a força resultante que age sobre ele for nula”.
Terceira Lei de Newton
( Ação e Reação) • Quando um corpo exerce uma força sobre outro, simultaneamente este outro
reage sobre o primeiro aplicando-lhe uma força de mesma intensidade, mesma
direção, mas sentido contrário.
* Jamais se anulam, pois são aplicadas em corpos diferentes.
* Ocorrem simultaneamente, não podendo uma surgir depois da outra.
3-Em um trecho curvilíneo de uma rodovia horizontal, o motorista de determinado veículo,
dirigindo em velocidade excessiva, perdeu o controle da direção e, atravessando a pista, caiu na
vala que havia além do acostamento.
Chovia muito naquele momento e várias hipóteses foram levantadas para explicar o fato. Em
relação a um referencial inercial, assinale a alternativa que apresenta a hipótese correta.
(A) A repentina diminuição do atrito entre os pneus do carro e o asfalto da pista fez com que ele
prosseguisse em linha reta ao invés de completar a curva.
(B) A potência do motor do veículo foi insuficiente para corrigir a trajetória original a ser descrita e
resultou na derrapagem observada.
(C) A repentina diminuição do atrito entre os pneus do carro e o asfalto da pista fez com que ele
derrapasse para fora da pista descrevendo uma trajetória curvilínea.
(D) A força centrífuga sobre o carro foi mais intensa que a força centrípeta e empurrou o carro
para fora da pista, seguindo uma trajetória curvilínea.
(E) A energia cinética do veículo era maior do que a energia potencial elástica da borracha dos
pneus, daí a derrapagem.
Exercício
Trabalho de uma força
unidade no SI Joule= N.m
• Trabalho motor – o ângulo α é agudo (varia entre 0o e 90o), então o trabalho W é positivo.
• Trabalho resistente - o ângulo α é obtuso (varia entre 90o e 180o), então o trabalho W é negativo.
• Trabalho nulo – ocorre quando α =90o ou α =270o, pois cos90o=cos270o=0 ou quando a força for nula ou ainda quando o deslocamento for nulo.
Importante
• O trabalho realizado pela força resultante centrípeta é sempre nulo, pois ela é sempre perpendicular à velocidade (que
é sempre tangente em cada ponto da circunferência) e consequentemente ao deslocamento .
• O trabalho pode ser calculado pela área, quando o gráfico for
F X d
WF(total)= área 1 – área 2
Choque entre dois corpos que
obedecem leis físicas
•ENERGIA MECÂNICA
•CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
•ENERGIA CINÉTICA
•QUANTIDADE DE MOVIMENTO
•IMPULSO DE UMA FORÇA
COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO (e):
É o coeficiente que relaciona a velocidade de afastamento e a
velocidade de aproximação entre os corpos participantes do
choque mecânico.
e = Vafastamento
Vaproximação
2 1
2 1
V’1 V’2
2 1
V2 V1
e = V’2 – V’1
V1 – V2
TIPOS DE CHOQUES MECÂNICOS:
Existem três tipos de choques mecânicos, em função do
coeficiente de restituição. São eles:
- Choque perfeitamente elástico ou plástico;
- Choque parcialmente elástico;
- Choque inelástico ou perfeitamente inelástico.
Cada um desses choques possui uma característica própria em
relação ao coeficiente de restituição e em relação à energia
cinética dos corpos, antes e depois do choque.
Vejamos cada um deles e suas respectivas características:
CHOQUE PERFEITAMENTE ELÁSTICO:
Toda a energia cinética que existia no sistema antes da colisão
é devolvida. Ou seja, ocorre uma restituição perfeita, total, de
100%.
2 1
2 1
20 m/s 10 m/s
12 m/s
2 1
18 m/s
Vafast. = Vaprox.
e = 1
Ecantes = Ecdepois
CHOQUE PARCIALMENTE ELÁSTICO:
Apenas uma parte da energia cinética que existia no sistema
antes da colisão é devolvida. Ou seja, ocorre uma restituição
parcial após a colisão.
2 1
2 1
20 m/s 10 m/s
2 1
8 m/s 16 m/s
Vafast. < Vaprox.
0 < e < 1
Ecantes > Ecdepois
CHOQUE PERFEITAMENTE INELÁSTICO:
Nesse caso, os corpos permanecem juntos após a colisão. Isso
significa que a velocidade de afastamento dos corpos é nula.
Portanto, não há restituição de energia ao sistema.
2 1
2 1
20 m/s 10 m/s
2 1
6 m/s
Vafast. = 0
e = 0
Ecantes > Ecdepois
EXEMPLOS:
1) Uma esfera A, de massa igual a 4 kg tem velocidade de 10 m/s,
horizontalmente para a direita. Outra esfera, B, de massa igual a 2 kg,
tem velocidade de 15 m/s, horizontalmente para a esquerda. Ambas se
movem pela mesma reta e, em determinado momento se chocam. Sabendo
que o choque foi perfeitamente elástico, calcule as velocidades das esferas
após a colisão.
B A
B A
15 m/s 10 m/s
B A
V’A V’B
Resolução:
Dados:
mA = 4 kg mB = 2 kg VA = 10 m/s
VB = – 15 m/s
V’A e V’B = ?
+ referência
1) Equação do Coeficiente de restituição:
e = V’B – V’A
VA – VB
1 = V’B – V’A
10 – (–15)
1 = V’B – V’A
25
V’B – V’A = 25 V’B = 25 + V’A
2) Conservação da quantidade de movimento:
Qantes = Qdepois mA.VA + mB.VB = mA.V’A + mB.V’B
4.10 + 2.(– 15) = 4.V’A + 2.V’B
40 – 30 = 4.V’A + 2.(25 + V’A )
10 = 4.V’A + 50 + 2. V’A
– 40 = 6.V’A
V’A = – 6,7 m/s
V’B = 25 + V’A
V’B = 25 + (– 6,7)
V’B = 18,3 m/s
Exemplos)Uma bala de massa m e velocidade Vo atravessa,
quase instantaneamente, um bloco de massa M, que se
encontrava em repouso, pendurado por um fio flexível, de
massa desprezível. Nessa colisão a bala perde ¾ de sua
energia cinética inicial. Determine a altura h, alcançada
pelo pêndulo.
hvo
vm
M
m
hvo
vm
M
m
2... o
Mo
vmVMvm
depoisantes QQ
BA MM EE
hgMVM M ...2
1 2
A
B
2.
8
1
M
vm
gh o
antesdepoiscc EE
4
1
22 .2
1.
4
1.
2
1ovmvm
2
ovv
M
vmV o
M2
.
VM
BBAApgcpgc EEEE
Considerando a bala: Conservação da
Quantidade de
Movimento:
Conservação da Energia
Mecânica do bloco M ao
mover de A até B
hgM
vm o .2
.
2
12
BApgc EE
Se o Peso for IGUAL ao Empuxo o corpo fica em repouso ou com velocidade constante.
Peso
Empuxo Peso Empuxo
V=0
V=constante
Fr = 0
Temperatura
- grandeza escalar
- avalia grau de agitação molecular
Calor
- energia em trânsito
- condição: diferença de temperatura
Zero absoluto, é a menor temperatura teoricamente possível; corresponde a -273,5 ºC, ou zero na escala Kelvin (0 K).
A dilatação térmica dos sólidos é a variação das dimensões de um
corpo sob ação do calor.
0
= 0 . . t
DILATAÇÃO TÉRMICA
Dilatação Linear coef. de dilatação
linear (material)
0 comprimento inicial
t variação de
temperatura t
0
t
Dilatação Superficial
coef. de dilatação
superficial (material)
A0 área inicial
t variação de
temperatura
A = A0 . . t
V = V0 . . t
Dilatação Volumétrica
coef. de dilatação
volumétrica (material)
V0 volume inicial
t variação de
temperatura
a) Abrir vidros de tampa metálica
metal > vidro
dvidro dtampa 0 vidro = 0 tampa
tvidro = t tampa
tampa > vidro
(Aquece-se o conjunto)
APLICAÇÕES
CONDUÇÃO
* Ocorre principalmente nos sólidos
* Não ocorre no vácuo
•Propagação de calor, sem transporte de matéria.
CONVECÇÃO
* Fluído (líquidos e gases)
* Diferença de densidade
* Propagação de calor com transporte de matéria.
* Não ocorre no vácuo
IRRADIAÇÃO
* Sólidos + L + gás
* Ocorre no vácuo
* Propagação de energia através de ondas eletromagnéticas
Variáveis de estado são as grandezas que caracterizam o comportamento de
uma dada massa de gás. São: o volume (V), a pressão (p) e a temperatura
(T).
A equação de Clapeyron Relaciona p, V e T.
Onde:
n = número de mols
R = constante geral R = 0,082 atm. K . mol
GASES PERFEITOS
TRnVp ...