Use Cabeca Fisica

este é um capítulo novo 1

Você está me dizendo que é bom fazer parte do problema?

Pense como um físico1

No princípio ...

A Física trata do mundo a sua volta e como tudo funciona.

No seu dia a dia, você está fazendo física o tempo todo! Mas

a ideia de aprender física às vezes nos faz sentir como se

estivéssemos num beco sem saída! Não se preocupe... Este

capítulo induz como pensar como um físico. Você aprenderá

a entrar no problema e a usar sua intuição para apontar padrões e “pontos especiais” para tornar as coisas mais

fáceis. Fazendo parte do problema, você estará um passo

mais perto da solução...

2 Capítulo 1

UnidadesCaindo Circunferência

Lei do inverso ao quadradoConservação de Energia

Gráfico AceleraçãoEscalar Colisão Inelástica

PotênciaFreqüênciaPontos Especiais Experimento Período

Colisão ElásticaForça Centrípeta Peso Pêndulo

Movimento Harmônico Simples

Tempo

Freqüência Angular Primavera

EnergiaCampo GravitacionalComponente TensãoPitágoras

Conservação do Momento Substituição Equações de MovimentoTorque

Polia RadianosImpulso Energia Potencial Elástica Seja parte disso

Equação Aceleração Constante VetorForça Normal Rapidez

Notação Científica Distância Energia Potencial Gravitacional

Energia MecânicaDeslocamento Trigonometria Amplitude

Velocidade Angular VolumeVelocidade ForçaFricção

RaioQueda livreEnergia Cinética Diagrama de corpo livre

Simetria Declive Leis de NewtonTrabalho

Isto não é SUCK?Energia Interna

Área Massa

Eu não entendo isso!

A Física está no mundo a sua voltaA Física é sobre o mundo a sua volta e como as coisas realmente funcionam. Como o atirador mira uma arma sem uma visão direta? Como pode um satélite está em órbita na Terra sem cair? Como ganhar um prêmio no tiro ao alvo dos patinhos no parque? O Coiote vai pegar o Papaleguás...

Tudo isso deveria ser realmente interessante... exceto que, ao abrir um livro comum de física, você se sente mais como se tivesse caído num abismo sem fundo...

bem vindo ao mundo da física

Abra um livro comum de física...

...e caia direto! No “abismo”!

(não é uma palavra que pode ser usada para Use a Cabeça Física!)

Mas há uma esperança, pois...

você está aqui 4 3

pense como um físico

Você já sabe mais do que pensa!

Eu espero que sim - sinto-me

realmente que faço parte deste mundo!

De Verdade!

Este livro é sobre aprender como pensar como um físico.

Você pode ter ideia do que está acontecendo sendo parte disso.

Imagine que você é parte do problema de física. O que você sentiria?

Você não passa na prova de física memorizando as coisas. Você passa em física aprendendo como pensar sobre física.

Você pode usar sua experiência de vida para estudar como são as coisas.

Onde você viu ou experimentou algo como antes?

Você pode usar sua intuição para apontar pontos especiais.

Lugares onde coisas importantes ou interessantes acontecem.

4 Capítulo 1

ê

ê

Você pode ter ideia do que está acontecendo sendo parte disso

Seja parte dissoSeu trabalho é se imaginar saindo do abismo sem fundo. O que você sentiria se fosse parte do cenário? em qual direção está se movendo?

Você esta caindo rápido ou devagar?

Por que isto acontece?

A melhor maneira de iniciar qualquer trabalho de física é imaginar que você está lá, no meio dela. Talvez você tenha uma barreira, um carro, ou seja um piloto de corrida. Então, pergunte a você mesmo: “O que eu sentiria?”

Em qual direção estou me movendo?

Estou indo rápido ou devagar?

Tem alguma coisa me empurrando ou me puxando?

(por aí vai...)

Seja parte disso!

Vá ao início do problema; então, seja uma parte dele!

Pergunte-se: “O que EU SENTIRIA se eu fosse parte deste cenário?”

Então – você poderia escapar de um abismo sem fundo?

Suponha que você está realmente caindo num abismo sem fundo e que vai de um lado ao outro do mundo. O que você acha que aconteceria (assumindo que a terra não é quente nem fundida por dentro)?

Não tem certeza de onde começar? Tudo bem... Volte ao começo. Seja parte do problema! Pergunte-se: “O que eu sentiria logo depois de cair no abismo?

Você acabou de passar da borda.

DireçãO:

VelOciDaDe:

POr que:

você pode sentir?



ê

ê

P: Mas tudo o que está escrito é o que eu já sabia e o que foi muito óbvio! Eu não pensei, o que aconteceria dentro da terra!

r: A física é sobre ser capaz de se colocar dentro do problema e se perguntar: “O que eu sentiria?” Quando você faz isso, você precisa ir para o começo – e ver o que aconteceu inicialmente.

P: Por quê? Isso não me ajudou a achar a resposta final!

r: Iniciar uma questão com coisas “óbvias” dá ao seu cérebro tempo para acalmar-se e organizar-se. Essa é a solução do mais complicado problema. Uma vez que você começa, você pode entender usando sua intuição e experiência para apontar “pontos especiais” (onde as coisas importantes ou interessantes acontecem) e as semelhanças do problema que você já viu antes.

P: E se eu começar fora do correto completamente? E se eu não conseguir a resposta certa no final?

r: Geralmente, as pessoas no exame da matéria estão mais interessadas no que você entende de física, mesmo sabendo que a matemática também é parte importante. Assim, se você for capaz de começar na direção certa, e mostrar que entende os princípios importantes da física, você vai ganhar pontos por isso, mesmo que fique preso ou cometa erros mais tarde.

P: Mas eu ainda não tenho ideia do que acontece depois!

r: Você já observou que a gravidade é importante. E que você cairá rápido à medida que cair no túnel. Esse é o primeiro passo em direção a um ótimo começo para você entender.

Seja parte disso – a soluçãoSeu trabalho é imaginar-se saindo do abismo sem fundo. O que você sentiria se fosse parte do cenário? em qual direção está se movendo?

Você está caindo rápido ou devagar?

Por que isto acontece?

Eu caio dentro do túnel do abismo.DireçãO:

VelOciDaDe:

POr que:

Fico mais rápido conforme

A gravidade me atrai para a terra.

Normalmente, a solução não está visível quando você está pensando no problema... mas estamos apenas começando.

Não se preocupe se você escreveu algo um pouco diferente.

Isso é o que nós escrevemos. Suas respostas

podem ser similares, mas talvez não sejam

idênticas.

a queda

não existem Perguntas idiotas

6 Capítulo 1

Você acabou de iniciar o problema do abismo sem fundo e sendo parte dele. No começo, imaginou que acabou de passa da borda, e se perguntou: “O que eu sentiria?”. E você sabe que vai cair no túnel, cada vez mais rápido.

Mas o que acontece depois?

O limite (a borda) do túnel do abismo é um ponto especial. Você pode apontar outro ponto especial nesse problema?

Use a sua intuição para procurar por ‘pontos especiais’

Você cai no túnel do abismo, mais e mais rápido na medida em que cai.

Na física, os pontos especiais são as coisas que acontecem, geralmente, no LIMITE e no CENTRO.

não é especial

A chave é usar sua intuição para procurar por “pontos especiais” - lugares onde as coisas importantes ou interessantes acontecem.

Por exemplo, a bosda ou limite de um precipício é um ponto especial, porque é onde você muda de um ponto de apoio para um ponto sem apoio. E o centro da gangorra é um “ponto especial” porque é o único lugar na gangorra que uma pessoa pode ficar de pé sem que um dos lados vá para cima ou para baixo.

Analisando pontos especiais e perguntando: “O que eu sentiria se eu estivesse lá?” Ajuda a entender o que está acontecendo.

Você já fez isso para um ponto especial – no limite (a borda) do túnel. Agora é hora de procurar mais pontos especiais neste problema, então você pode pensar sobre o que está acontecendo.

Uma vez que souber o que está acontecendo em cada ponto especial, pode brincar de ligar os pontinhos e pensar sobre o que acontece entre eles também.

O LIMITE (A BORDA) é um ponto especial que faz a diferença entre estar apoiado e não estar apoiado.

O CENTRO é um ponto especial que faz a diferença entre ser balançado e não ser balançado.

Você já pensou o que acontece em um ponto especial.A BORDA do túnel.

PODER DO CÉREBRO



Uma vez encontrado um ponto especial, pergunte-se: “O que eu SENTIRIA lá?” E “COMO é estar lá?”

Jill: Tenho um palpite de que o centro da terra deve ser importante considerar - parece que tem que ser!

Frank: Sim. Mesmo considerando que o centro da terra não seja quente (porque estamos lidando com a Terra descrita por muitas palavras da física), o centro dela ainda parece ser muito importante!

Jill: Mas o que vai acontecer lá?

Frank: Não tenho certeza. Eu acho que ou você para, ou continua caindo. Pode não ser muito estreito!

Jill: Talvez possamos usar o que já descobrimos? Não dissemos que quando estamos na superfície e ultrapassamos o limite do túnel, você cai dentro do túnel por causa da gravidade?

Frank: É isso. Está correto; eu acho que a terra lhe atrai porque é muito grande. A gravidade é o material no centro da terra e que atrai outros elementos, certo?

Jill: E quando você está na superfície – no limite do túnel – toda a terra está sob você. Então, a gravidade lhe atrai para baixo.

Frank: Claro, faz sentido. Então, o que acontece no centro? A terra toda não estará mais abaixo de você – é como se estivesse a sua volta. Há a mesma quantidade de gravidade na Terra a sua volta em todas as direções!

Jill: Então, você deve ser puxado em todas as direções de uma vez. Nossa! Parece que você se despedaçará ou algo parecido!

Frank: Humm! A gravidade da Terra não é forte o bastante para puxar meus átomos separadamente, a não ser quando estou na superfície. Tenho a sensação de que seria mais como estar no centro da gangorra.

Jill: Quer dizer, como um ponto de equilíbrio? Acho que se estivesse tanto no fim da gangorra - ou no fim do túnel – moveria-se. Mas se estiver no centro da gangorra - ou no centro da terra, tudo fica equilibrado.

Frank: Sim. Com a gangorra, é como ter cada pé “puxando” da mesma maneira de ambos os lados, então permanece equilibrado. E no centro da terra, você tem metade do centro da terra de um lado e metade do outro. O que também fica equilibrado.

Jill: Então você deve parar quando alcançar o centro da terra e equilibrar-se. Resolvemos o problema - você nunca sai!

Frank: Humm... Mas não dissemos antes que você já está se movendo muito rápido no momento em que alcança o centro?

É PARECIDO com o que?

Então, acabamos de imaginar que você caiu dentro de um túnel de um abismo a partir de um ponto especial - o limite. E agora devemos procurar por outro ponto especial.

8 Capítulo 1

No centro, você é igualmente atraído em todas as direções – então, todas as atrações gravitacionais se equilibram.

O centro da terra é um ponto especialComo Frank e Jill descobriram, o centro da terra é um ponto especial onde coisas interessantes ou importantes podem acontecer. Talvez seus olhos fossem atraídos para o centro da terra por causa da simetria, como há a mesma quantidade de Terra a sua volta em todas as direções.

Então – seja parte disso! Imagine-se no centro da terra. O que eu sentiria ao chegar lá? Como seria estar lá?

jornada ao centro da terra

No primeiro ponto especial - o limite do túnel - você é puxado para dentro dele pela gravidade. Isto acontece por causa da atração entre os “materiais” que a terra é formada e a matéria que você é formado.

(“Material” não é propriamente um termo técnico – nós basicamente usamos isso como o significado de todos os seus átomos).

Você é atraído para baixo.

As setas brancas mostram a direção que a gravidade está atraindo você.

No segundo ponto especial, no centro da terra onde todos os átomos estão puxando igualmente em todas as direções. Você não é mais atraído em uma direção do que é em outra.

Ser atraído em todas as direções de uma vez, não parece engraçado

- mas você é formado de “materiais” fortes. A gravidade da Terra não é forte o bastante para puxar seus átomos. Quer dizer que todas as atrações equilibram umas as outras.

Há muitos “materiais” sob você.

No centro da Terra você é igualmente atraído em todas as direções.

Dessa vez, há “materiais” por toda sua volta.



ê

ê

ê

Seu trabalho é imaginar que você está caindo muito rápido. Talvez você seja um carro ou

um patinador veloz. como é estar indo muito rápido quando nada pode

empurrar ou puxá-lo, e voce também não pode empurrar ou puxar nada? Significa:

nem freios nem nada para segurar que vá mais devagar. isso dá a você alguma pista de

como seria estar no centro da terra quando todas as atrações se equilibram?

Seja parte disso

Mas Frank e Jill quase cometeram um grande erro quando pensavam sobre como se sentiriam no centro da terra. Primeiro, eles acharam que se todas as atrações gravitacionais se equilibram, então ficariam estacionados no centro da terra, como você fica quando está no centro de uma gangorra.

Mas isso é mesmo verdade? Você já está indo muito rápido, quando alcança o centro da terra. Você caiu de uma longa distância para chegar até lá, movendo-se cada vez mais rápido o tempo todo. Se todas as atrações se equilibram, o que existe lá para fazê-lo ir devagar?

O que aconteceria com algo que está indo rápido, quando chegar onde não há nada para puxar-lhe ou empurrar?

Pergunte-se: “O que JÁ estou fazendo de maneira que alcance o ponto especial?”

Quando você se colocar no problema, tente imaginar o que JÁ está acontecendo quando você alcançar o ponto especial, antes de pensar sobre o que acontece depois.

Você JÁ está indo muito rápido quando alcança o centro.

Você é puxado igualmente em todas as direções.

Você é puxado para baixo.

Cai cada vez mais rápido.

A seta preta mostra sua VELOCIDADE.

10 Capítulo 1

ê

êSeu trabalho é imaginar que está caindo muito rápido. Talvez você seja um carro ou um patinador veloz. como é estar indo muito rápido

quando nada pode empurrar ou puxá-lo, e você também não pode empurrar ou

puxar nada? Significa: nem freios nem nada para segurar que vá mais devagar.

isso dá a você alguma pista de como seria estar no centro da terra quando todas as

atrações se equilibram?

Seja parte disso - a Solução

Na física, às vezes você faz aproximações ou suposições para transformar um problema complexo em uma versão mais simples.Entendendo uma versão mais simples ajuda com versões mais complexas.

Se eu não posso frear ou agarrar em alguma coisa, então eu não posso ir mais devagar. Vou continuar indo muito rápido. Eu acho que a mesma coisa vai acontecer no centro da terra. Nenhuma das direções da atração vai “vencer” e continuarei na mesma velocidade.

Tudo bem – fizemos algumas suposições para tornar o problema uma simples versão.

Já fizemos uma suposição na página 4, que (para esse problema) a terra é sólida e não é quente no meio, uma vez que ficar frito não vai ajudar.

Certo - nós também assumimos que a resistência do ar não diminui a velocidade e que o abismo vai do Pólo Norte ao Pólo Sul, assim você não bate nos lados à medida em que a terra gira.

Na física, o caminho para solucionar um problema complexo é, geralmente, fazer uma aproximação ou suposição para transformar em um simples problema. Tudo bem, você pode se perguntar mais tarde, que diferença faria se você não tivesse feito nenhuma suposição? Mas é um truque quando você se apega a uma versão mais simples.

Às vezes, se colocar todas as dificuldades juntas no começo, faz o problema ficar impossível de ser resolvido.

Você poderia ter dito que foi COMO qualquer outra coisa. Tudo BEM. O mais importante é que você continua na MESMA VELOCIDADE se não há nada empurrando ou puxando você. Tudo não parece um pouco ridículo? Você não iria na

mesma velocidade – você iria mais devagar a partir da resistência do ar ou batendo nos lados do túnel... ou algo assim... especialmente à medida que a terra gira!

seja a parte disso - a solução



Dica: Pense sobre onde a maioria dos “materiais” da terra está quando você estiver em vários pontos do túnel.

Onde você estaria - e o que acontece depois?

O que você acha que acontece depois que passa pelo centro da terra? Continua na mesma velocidade? Começa a cair mais rápido? Você vai mais devagar? Qual a distância que continuaria caindo? Ou acha que algo mais acontece?

Faça um desenho e escreva suas ideias.

Você aprendeu a entrar no problema, então seja parte dele e pergunte: “O que eu sentiria” e “Como seria?”. Esta é uma boa maneira de começar e pode lhe ajudar a ver quais são as partes mais importantes do problema. Aqui, você observa que a gravidade é importante e que você cairia em direção ao centro da terra, cada vez mais rápido.

Também usou sua intuição para apontar “pontos especiais”. Apontou que o centro da terra é um lugar onde a atração gravitacional entre seu material e o material que forma a terra é a mesma em todas as direções.

E você concluiu que isso significa continuar caindo na mesma velocidade que já estava caindo, à medida que passa pelo centro da terra, pois não há nada para diminuir sua velocidade! Então, você está indo rápido, mas não cada vez mais rápido.

Faça anotações no seu desenho para ajudar a explicar!

Continua na mesma velocidade.

Você está sendo puxado para baixo.

Começa a cair cada vez mais rápido.

Você é puxado igualmente em todas as direções.

O “material” está todo ou quase todo abaixo de você.

Agora o “material” está todo ao seu redor.

Mas está atravessando o centro - o que acontece depois? Como se sentiria? Como é? Já sabe que a gravidade é importante e que sua influência depende do lugar onde você e a terra estão, comparado um ao outro. Assim, o que acontece depois?

12 Capítulo 1

não existem Perguntas idiotasP: Acho que a gravidade sempre lhe acelera quando você cai. E agora você está dizendo que ela diminui sua velocidade?

r: As coisas são sempre atraídas umas pelas outras pela gravidade. Mesmo que já esteja indo para longe da terra ou em direção a ela, você será atraído para o centro da terra.

P: Mas isso não diz nada sobre aumentar ou diminuir a velocidade!

r: Você precisa pensar sobre a velocidade e a direção em que já está viajando. Se jogar uma bola para cima, ela está se distanciando do centro da terra e fica devagar. Quando volta novamente, está se movendo em direção ao centro da terra e fica mais rápida.

Acho que depois de passar pelo centro, começa a ter mais matérias

da Terra acima de você.

Essa ação é como um freio – você está se distanciando do centro,

mas a atração da gravidade faz você voltar. Você está além do centro,

e mais Terra acima de você, assim, vai mais devagar.

Acho que se moverá cada vez mais devagar, até atingir o outro lado

do túnel.

Centro da terra.

Caindo devagar.

Caindo ainda mais devagar.

Esse é um EXTREMO, um outro “ponto especial”!

O que acha que acontece depois que você passa pelo centro da terra? Continua na mesma velocidade? Começa a cair mais rápido? Você vai mais devagar? Qual a distância que continuaria caindo? Ou acha que algo mais acontece?

Faça um desenho e escreva suas ideias.

Parece que “tudo” é sempre atraído em direção ao centro, certo?

Você sempre é atraído em direção ao centro da terra, a menos que já esteja no centro.

Certo. Quando você está na superfície e no começo, há muito mais Terra abaixo do que acima de você, e é atraído em direção ao centro. O que aumenta sua velocidade.

Quando você está no centro, todas as atrações anulam-se umas às outras, e você continua na mesma velocidade.

À medida que se move em direção ao outro lado, há mais e mais matérias da Terra acima do que abaixo de você. Então, começa a ser atraído de volta em direção ao centro, o que diminui sua velocidade.

aponte seu lápis solução

Mais “material” acima, do que abaixo de você.

Nunca tenha medo de perguntar!



Você poderia voltar para casa – voltar para onde estava antes de cair?

As figuras mostram que você descobriu três pontos especiais até agora. Use-as para explicar se acha que poderá voltar para casa.

Agora junte tudoNa página 4, você imaginou se poderia mesmo escapar do abismo sem fundo. Ser capaz de sair no outro lado da terra não conta realmente como um escape, considerando que ainda estaria longe de onde começou!

Então – você será capaz de voltar para casa novamente, ou está condenado a viver no fim do abismo para sempre?

Então – você poderia escapar do abismo sem fundo??E se o abismo sem fundo da página 4 for real? Você cairia até o final? Ou ficaria parado? O que?É um pouco difícil de descobrir, então vamos por partes e ir direto para o começo. Seja... você mesmo. Como se sentiria se tivesse acabado de cair no abismo?

1 2 3

Casa!

Dica: Vire o livro de cabeça para baixo. O que APARECE?

14 Capítulo 1

1 2 3

Casa!

Não somente escapar, mas você pode acabar no topo do mundo!

(Desde que se lembre de sair aqui!)

Você poderia voltar para casa – voltar para onde estava antes de cair?

As figuras mostram que você descobriu três pontos especiais até agora. Use-as para explicar se acha que poderá voltar para casa.

Indo de Norte a Sul.

Retornando de Sul ao Norte.

aponte seu lápis solução

Se você estiver no outro lado do túnel do abismo, poderá fazer toda a viagem de volta na direção

oposta! É exatamente como a primeira viagem por dentro da terra - acelerar, passar pelo centro,

diminuir a velocidade, emergir – e voltar para o lugar de onde veio.

Tenha cuidado – esquecer-se de sair caminhando do Expresso da Terra no outro lado, você vai cair novamente, e continuará caindo de um lado para o outro!



Pontos especiais

Seja parte disso!

Este livro não é sobre física. É sobre aprender a pensar como um físico.

Você pode ter a sensação do que está acontecendo, sinta-se parte do problema.

Imagine que você seja parte do problema da física. O que sentiria?

Você pode usar sua experiência de vida para dizer como são as coisas.

Onde você já viu ou experimentou algo assim?

Você pode usar sua intuição para apontar pontos especiais.

Lugares onde coisas interessantes ou importantes acontecem.

16 Capítulo 1

Sua Caixa de Ferramentas de FísicaO Capítulo 1 esteve totalmente sob seu controle, e você adicionou

alguns conceitos dos problemas-soluções na sua caixa de ferramentas. Seja Parte do problema.

Colocando-se no coração do problema, geralmente isso lhe dá ideia do que pode estar acontecendo.

Você pode visualizar em sua experiência de vida, pois, física é sobre como o mundo funciona, e tudo acontece na forma de experiências reais. Se imagine no cenário e pergunte: “O que eu sentiria?”

Pontos Especiais

Os pontos especiais são extremos; lugares

onde coisas importantes ou interessantes

acontecem.

Se você descobrir o que está acontecendo nos

“pontos especiais”, pode ir aos “pontos de

conexão” e descobrir o que está acontecendo

entre eles também.

caPÍ

TulO

1Caixa de ferramentas de física

COMO é?Você pode chegar longe com problemas de física

perguntando-se COMO é a situação.

Pode parecer muito superficial - mas se puder

usar uma analogia ou modelo e conectar a

situação a algo que você já sabe ou conhece, tudo

ficará mais fácil.

Imagine!

Envolva todo seu cérebro “pe

nsando alto”

tanto nas figuras como nas palavras.

Desenhando o cenário e fazendo

anotações

de seus conhecimentos é a mais poderosas

ferramentas da sua caixa. Você já sabe mais do

que pensa que sabeAcima de tudo, não entre em pânico ou se preocupe com a física. Você já sabe mais do que pensa a partir das experiências da vida real. E, no final deste livro, saberá e entenderá muito mais.

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