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sexta-feira, 30 de abril de 2010

Padrões de medidas e conversões

Queda Livre - parte 2

Queda Livre - parte 1

Cálculo da Velocidade Média

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV)

Velocidade média e velocidade instantânea

A velocidade média mede a relação entre a distância percorrida ao longo do tempo. Em um determinado intervalo de tempo, um móvel pode apresentar diversas velocidades. Cada velocidade, em cada posição, num tempo específico, é denominada velocidade instantânea. Simplificando, a velocidade instantânea é a velocidade do objeto em cada instante e a velocidade média é a velocidade do objeto no intervalo de tempo inteiro.

sábado, 17 de abril de 2010

QUEDA LIVRE

QUEDA LIVRE é o movimento realizado numa trajetória vertical. Quando realizado na Terra, a aceleração considerada é a aceleração da gravidade ( g é aproximadamente = 10 m/s2). O sentido positivo desta aceleração é de cima para baixo, seguindo a orientação da força da gravidade, que consideraremos positiva no nosso estudo. Fórmulas:

 v = v0 ± g.t
v - velocidade final
v0 - velocidade inicial
+g - aceleração da gravidade na descida
-g - aceleração da gravidade na subida
t - tempo gasto

v2 = v02 ± 2.g.Δs
+g - aceleração da gravidade na descida
-g - aceleração da gravidade na subida
Δs - deslocamento (distãncia percorrida)
s = s0 + v0.t ± (g.t2)/2
s - posição final
s0 - posição inicial

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO / MRUV

É o movimento realizado em trajetória reta e horizontal, com velocidade variável, mas aceleração constante. Fórmulas:

v = v0 + a.t
v -  velocidade final
v0 - velocidade inicial
a - aceleração
t - tempo gasto

v2 = v02 + 2.a.Δs (equação de Torricelli)
Δs - deslocamento ou distância percorrida

s = s0 + v0.t + (a.t2)/2

Δs = s – s0 (deslocamento)
s - posição final
s0 - posição inicial

MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME / MRU

É o movimento realizado em uma trajetória reta com velocidade constante (velocidade que não varia).
Fórmulas:

s = s0 + v.t
s - posição final
s0 - posição inicial
V - velocidade
t - tempo gasto

v  = (s –s0) / (t – t0)
t - tempo final
t0 - tempo inicial

A aceleração mede a variação da velocidade ao longo do tempo.


Velocidade no Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

Velocidade no Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

Velocidade é a medida que relaciona a distância percorrida ao longo do tempo.

Deslocamento

Deslocamento é o que uma partícula ou corpo realiza quando percorre uma distância no espaço ao sair de uma posição inicial. A distância percorrida mede o deslocamento realizado no espaço e usualmente é medida em metros. A trajetória é o caminho percorrido pelo móvel estudado.

Cinemática

Cinemática é a parte da mecânica que descreve o movimento. Para o descrevermos precisamos entender bem o que é deslocamento, velocidade e aceleração.

Conversão de medidas II

Conversão de medidas I

Grandezas Físicas

Tire suas dúvidas sobre potências de 10

FÍSICA E MATEMÁTICA

É importante estar familiarizado com algumas operações matemáticas para conseguir resolver certos exercícios de física. Publicaremos vídeos para ajudá-lo a tirar suas dúvidas.

A MECÂNICA

          Mecânica é a área da física que estuda o movimento. Dentre as suas áreas destacamos a cinemática, que se interessa em descrever o movimento, e a dinâmica, que busca explicar as causas do movimento.

O TEMPO

O tempo se caracteriza por ser unilateral (vai apenas para a frente, num único sentido) e pode ser detalhadamente medido.

Espaço se caracteriza por ter várias dimensões.

Energia é o que move a matéria.

Matéria

A matéria se caracteriza por possuir massa e ocupar espaço. É formada por partículas. Talvez possa ser vista, cheirada e tocada.

Energia é o que move a matéria.

Matéria

A matéria se caracteriza por possuir massa e ocupar espaço. É formada por partículas. Talvez possa ser vista, cheirada e tocada.

FÍSICA




Física é a ciência fundamental, que se ocupa com os fenômenos físicos e suas relações com o movimento, a matéria, o espaço e a energia, que não podem ser definidos, mas apenas caracterizados. Estuda, dentre outras coisas, as forças, o calor, o som, a luz e o interior dos átomos.

FÍSICA




Física é a ciência fundamental, que se ocupa com os fenômenos físicos e suas relações com o movimento, a matéria, o espaço e a energia, que não podem ser definidos, mas apenas caracterizados. Estuda, dentre outras coisas, as forças, o calor, o som, a luz e o interior dos átomos.

ELETROSTÁTICA


É a parte da física que investiga a eletricidade em repouso. A eletrostática envolve cargas elétricas, as forças que existem entre elas, a “aura” que as rodeia e seus comportamentos nos materiais.

FORÇA ELÉTRICA


É o resultado da interação entre as partículas portadoras de carga elétrica. Carga é a unidade fundamental presente em todos os fenômenos elétricos. Os prótons são as mais conhecidas partículas de cargas positivas (localizados no núcleo do átomo). Os elétrons são partículas com cargas negativas (movimentam-se ao redor do núcleo). Em um átomo neutro estas partículas estão numa mesma quantidade.

O COMPORTAMENTO DAS CARGAS ELÉTRICAS




Um objeto que tenha um número desigual de elétrons e prótons (para saber mais sobre elétrons e prótons, veja o texto As partículas: pequenos tijolos que compõem a matéria e a energia, publicado neste Blog) está eletricamente carregado.
As partículas e objetos com cargas de mesmo sinal se repelem e os de sinais diferentes se atraem (clique aqui para visualizar).
Alguns objetos podem de diversos modos eletrizar ou ser eletrizados por outros, devido à transferência de elétrons. Como nenhum elétron é criado ou destruído, mas apenas transferido, podemos afirmar que a carga é conservada.

LEI DE COULOMB


Charles A. Coulomb (1736-1806), ilustrado ao lado, foi um brilhante pesquisador francês do século XVIII e contribuiu significativamente para o nosso conhecimento do fenômenos elétricos. Ele desenvolveu a expressão da relação quantitativa da força elétrica (veja as postagens sobre a força elétrica) entre partículas carregadas (como prótons e elétrons), estabelecendo a dependência da distância entre as cargas (veja a postagem O comportamento das cargas elétricas) e a força elétrica. Esta expressão é:
F = kq1q2/ d2


Esta relação é chamada  Lei de Coulomb, onde F é o valor da força elétrica, q1 e q2 os valores das cargas elétricas que estão interagindo, e d a distância entre as cargas. A letra k é uma constante de proporcionalidade, que vale aproximadamente 9 x 109 Nm2/ C 2. Ele demonstrou esta lei usando uma balança de torção, que ele mesmo inventou, mostrando que a intensidade força elétrica depende da magnitude das cargas e da distância entre elas.

CONDUTORES, ISOLANTES, SEMICONDUTORES E SUPERCONDUTORES

No mundo existem materiais, como os metais, que conduzem com facilidade a corrente elétrica veja as diversas postagens sobre a corrente elétrica, no arquivo deste Blog) , devido ao fato de terem um bom número de elétrons livres. São os condutores.
O contrário também acontece. Há materiais que, por não terem muitos elétrons livres, como o vidro e a borracha, não são bons condutores da corrente elétrica. São chamados de isolantes.
Existem também aqueles que transmitem a corrente elétrica dependendo de determinadas condições pré-estabelecidas. São conhecidos como semicondutores. O germânio e o silício são exemplos de semicondutores. Esta propriedade os torna muito úteis no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos.
Acrescente-se os materiais que transmitem o máximo de corrente elétrica possível, quando submetidos a temperaturas extremamente baixas, na escala Kelvin. Estes são os supercondutores. Suas potenciais aplicações incluem transmissão de energia a grandes distâncias com relativamente pouca dissipação (desperdício) de energia e veículos de alta velocidade magneticamente levitados (flutuando sob a ação da força magnética), para substituir os trens convencionais.

SEMICONDUTORES


Muito utilizados em equipamentos eletrônicos, os semicondutores são materiais capazes de mudar sua condição de isolante para condutores conforme programado com base nas suas propriedades. Os semicondutores podem ser utilizados para a fabricação de componentes eletrônicos, como, por exemplo, os transistores (veja um exemplo na foto ao lado)..

SUPERCONDUTORES


No Japão, trens JR-Maglev MLX01 chegaram a 581 quilômetros por hora. Usando imãs supercondutores ele flutua para atingir a super velocidade. O outro trem mais veloz do mundo também é japonês, e chega a 574,8 quilômetros por hora.
Este é um exemplo do uso dos supercondutores. Sob temperaturas muito baixas, em geral na escala Kelvin, estes materiais apresentam a propriedade de conduzir a eletricidade com alto rendimento (maior aproveitamento da energia).

ELETRIZAÇÃO

Podemos eletrizar objetos transferindo elétrons de um lugar para outro neles. Isto pode acontecer de diversos modos:

Eletrização por atrito – ocorre quando esfregamos ou atritamos objetos acarretando a transferência de elétrons.

Eletrização por indução – ocorre quando aproximamos objetos e um ou mais objeto(s) eletriza outro(s).

Eletrização por contato – ocorre quando o simples contato entre objetos os eletriza.

Temos uma série de vídeos sobre eletrização no arquivo do Blog.

ELETRIZAÇÃO 2

ELETRIZAÇÃO 1

ELETRIZAÇÃO 3

CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO



        A presença de carga elétrica (veja a postagem O comportamento das cargas elétricas), seja em uma partícula ou em um objeto, altera o espaço que a/o cerca, conferindo-lhe propriedades específicas. Esta alteração no espaço causada por algo eletrizado chama-se campo elétrico. Seu valor pode ser obtido pela relação:
E = F/q, onde E é o valor do campo elétrico, F o valor da força elétrica e q o valor da carga sobre a qual o campo age e que está sendo analisada.
O sentido e direção do campo elétrico pode ser representado por vetores e por linhas de força, conforme a ilustração, e dependerá do sinal da carga elétrica que o gera.
O potencial elétrico ou diferença de potencial mede o trabalho, ou energia gasta, necessário para ocorrer o deslocamento de uma carga de um ponto a outro.
Alguns vídeos postados neste Blog o ajudarão a entender melhor os papéis do campo e do potencial elétrico.

CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO: VÍDEO I

CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO: VÍDEO II

O casamento da Eletricidade com o Magnetismo


A todo instante,em nosso cotidiano, nos relacionamos com fatos de natureza elétrica, e nosso modo de vida depende acentuadamente do uso de um grande número de aparelhos elétricos. 
A constatação, no início do século XIX, de que os fenômenos magnéticos são causados por cargas elétricas em movimento conduziu a uma profunda alteração nas bases da física. Essa unificação dos fenômenos elétricos e magnéticos, até então considerados como tendo origens diferentes, fez surgir um novo ramo de conhecimento da física, hoje denominado ELETROMAGNETISMO.
Em 1820 um novo fenômeno foi observado por acaso pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1825).
Durante uma de suas aulas sobre o efeito térmico das correntes nos fios condutores, percebeu que, ao passar uma corrente pelo fio, uma agulha magnética próxima ao fio sofria influência. Investigando a fundo este fato intrigante,  percebeu que, ao se passar uma corrente elétrica por um fio, um campo magnético é gerado ao seu redor. A notícia se espalhou rapidamente e muitas outras experiências foram realizadas. André Marie Ampère (1775-1836), um matemático francês, logo descobriu o efeito das correntes de um fio nas correntes de outro fio próximo e estabeleceu a primeira teoria matemática desse novo fenômeno. Observou que correntes em fios paralelos com o mesmo sentido repeliam os fios e correntes no sentido oposto os atraiam; e estabeleceu as equações matemáticas que representam o fenômeno. Construiu em 1822 um solenóide para criar campos magnéticos.
Os passos iniciais da eletricidade ficaram ainda mais alicerçados quando o físico alemão George Simon Ohm (1789-1854), ilustrado acima, anunciou em 1827 a lei que hoje recebe seu nome. A Lei de Ohm diz que a tensão (voltagem) em um resistor num circuito é diretamente proporcional à corrente elétrica (veja postagens sobre a corrente elétrica no arquivo do Blog) que passa por ele.

ELETRODINÂMICA


Eletrodinâmica é a parte da física que estuda a energia elétrica em movimento orientado em um sentido. A energia elétrica é muito importante para o mundo de hoje. Sem ela, você não poderia estar visualizando esta página na internet, nem acender lâmpadas ou ligar televisores.

CIRCUITO ELÉTRICO


ELEMENTOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO

De uma maneira geral, denomina-se circuito elétrico, como na ilustração ao lado, o conjunto de caminhos que permitem a passagem da corrente elétrica (veja as postagens sobre a corrente elétrica no arquivo deste Blog), no qual aparecem outros dispositivos elétricos ligados a um gerador. Na ilustração, por exemplo, o circuito é composto por um gerador, uma lâmpada (resistor) e uma chave.

RESISTÊNCIA ELÉTRICA




A resistência elétrica é uma propriedade característica dos materiais e mede a dificuldade que os átomos (veja o texto As partículas: pequenos tijolos que compõem a matéria e a energia, no fim desta página) oferecem à passagem da corrente elétrica (veja as postagens sobre corrente elétrica no arquivo deste Blog).
Considere o resistor R (clique aqui para visualizar um exemplo), material com elevada resistência num circuito elétrico, representado no trecho do circuito ilustrado acima, onde se aplica um potencial (tensão) V e se estabelece uma corrente elétrica de intensidade i.
Define-se como resistência elétrica R do resistor, ao quociente do potencial V, aplicado a ele, pela corrente i que o atravessa:

R = V/i

Este Blog contém dois vídeos interessantes sobre este assunto. Veja no arquivo do Blog.

RESISTÊNCIA ELÉTRICA 1

RESISTÊNCIA ELÉTRICA 2

A CORRENTE ELÉTRICA



Consideremos o fio metálico da figura. Sendo um elemento condutor, esse fio apresenta uma grande quantidade de elétrons livres, que se movimentam de maneira desordenada no seu interior.
Ao movimento ordenado dos elétrons portadores de carga elétrica (veja a postagem O comportamento das cargas elétricas, neste Blog) num mesmo sentido, devido à ação de um campo elétrico, damos o nome de corrente elétrica.
Para estabelecer uma corrente elétrica num fio condutor usa-se um gerador, como, por exemplo, uma pilha ou uma bateria que mantêm, entre seus terminais, uma voltagem (potencial) constante.
A origem da palavra corrente está ligada a uma analogia que os primeiros físicos faziam entre a eletricidade e a água. Eles imaginavam que a eletricidade era como a água, isto é, um fluido que escoava como água corrente. Os fios seriam os encanamentos por onde passariam essa corrente de eletricidade.

Temos neste Blog uma série de vídeos educativos sobre a corrente elétrica. Veja no arquivo do Blog.

ENTENDENDO A CORRENTE ELÉTRICA 2

ENTENDENDO A CORRENTE ELÉTRICA 1

ENTENDENDO A CORRENTE ELÉTRICA 3

O SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA


Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica (veja mais postagens sobre a corrente elétrica no arquivo deste Blog) é o sentido do movimento dos elétrons (partículas de carga negativa) no seu interior. Esse é o sentido real da corrente elétrica.
No estudo da Eletricidade, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é o do movimento contrário ao das cargas negativas, e que corresponde ao sentido do campo elétrico
no interior do condutor. Em nosso estudo, adotamos o sentido convencional.

A NATUREZA DA CORRENTE ELÉTRICA - A CORRENTE ELETRÔNICA


A corrente elétrica (veja as postagens sobre corrente elétrica no arquivo deste Blog) pode ser do tipo eletrônica ou iônica (veja a postagem sobre corrente iônica neste Blog).
A corrente eletrônica é constituída pelo deslocamento dos elétrons livres,como ilustrado ao lado. Ocorre, principalmente, nos condutores metálicos.

A NATUREZA DA CORRENTE ELÉTRICA - A CORRENTE IÔNICA

A corrente iônica é constituída pelo deslocamento dos íons positivos e negativos, movendo-se simultaneamente em sentidos opostos, conforme o desenho ao lado. Ocorre nas soluções eletrolíticas (soluções de ácidos, sais ou bases) e nos gases ionizados (lâmpadas fluorescentes).
Nas soluções eletrolíticas, as partículas portadoras de carga (veja a postagem O comportamento das cargas elétricas, no arquivo deste Blog) são os íons, que se movimentam sob a ação da força do campo elétrico (veja as postagens sobre o campo elétrico no arquivo deste Blog). Os íons positivos movimentam-se no mesmo sentido do campo elétrico; enquanto os negativos movimentam-se no sentido oposto.

A Intensidade da Corrente Elétrica

Consideremos um condutor metálico de secção transversal A, como na figura ao lado, sendo percorrido por uma corrente elétrica (veja nossas postagens sobre a corrente elétrica no arquivo deste Blog).

Suponha que, num intervalo de tempo t, pela secção transversal A passe uma quantidade de carga Q (veja a postagem O comportamento das cargas elétricas, no arquivo deste Blog), em módulo.
Define-se como intensidade da corrente elétrica i a relação:


i = Q/t

Tipos de corrente elétrica

Consideram-se dois tipos de corrente elétrica (veja nossas postagens sobre a corrente elétrica, no arquivo):

a) Corrente contínua (CC ou DC, em inglês) – é aquela cujo sentido permanece constante. Quando, além do sentido, a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente contínua constante. É o que ocorre, por exemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel ou por uma pilha.

b) Corrente alternada (CA ou AC, em inglês) – é aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente. Esse é o caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos uma corrente alternada de freqüência 60 ciclos por segundo.

A animação Corrente Contínua (DC) x Corrente Alternada (AC) o ajudará a entender a diferença entre elas.

Corrente contínua (DC) x Corrente Alternada (AC)

FONTES DE ELETRICIDADE 1

FONTES DE ELETRICIDADE 2

FONTES DE ELETRICIDADE 4

FONTES DE ELETRICIDADE 3

FONTES DE ELETRICIDADE 5

FONTES DE ELETRICIDADE 6