Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF

1. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Bibliografia • ALONSO, M. S. & FINN, E. S. Física. Volume I, Ed. Edgar Blucher, São Paulo. • HALLIDAY, D. et al.; Fundamentos da Física, volumes 1 e 2, Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro. • RESNICK / HALLIDAY / KRANE ; Física, volumes 1 e 2, Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro. • NUSSENZVEIG, H. M.; Curso de Física Básica, volume 1: Mecânica, Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo. • TIPLER, P.A., Física. Vols. I e II, Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro. • SERWAY, R.A.; Física, Volumes: 1 e 2, Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro. • Bibliografia complementar: • CUTNELL, J. D. & JOHNSON K. W., Physics, Ed. John Wiley & Sons. • FEYNMAN R.; LEIGHTON, R. B. & SANDS, M. L., The Feyman Lectures on Physics. Vol. I. Ed. Addison-Wesley. • SEARS, F. W. & ZEMANSKY, M. W. Física. Vol. I e II., Editora LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro.

2. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Capítulo - 1 • Medição • Para expressar quantitativamente uma lei física necessitamos de um sistema de unidades. Do mesmo modo, para medir uma grandeza física é necessário definir a priori a unidade na qual esta grandeza será medida. • Existe uma enorme quantidade de grandezas físicas, mas apenas algumas são consideradas fundamentais, sendo as demais derivadas delas. Tempo (segundo), espaço (metro), massa(quilograma) e carga elétrica(Coulomb) são exemplos de unidades fundamentais. • Velocidade (metro/segundo), aceleração (metro/segundo2) e força quilograma.metro/segundo2) são exemplos de unidades derivadas.

3. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Exemplos • Unidades derivadas : Potência • No SI Potência (W) • Definida em termos de unidades fundamentais (comprimento, massa e tempo). 1 watts = 1 W = 1 kg.m2/s3

4. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Um forma de expressar os números na física • 4.630.000.000 m = 4,63 x 109 m • 0,000 000 246 s = 2,46 x 10-7 s • Podemos utilizar os prefixos: • 7,89 x109 watts = 7,89 gigawatts = 7,89 GW • 4,67 x 10-9 s = 4,67 nanossegundos = 4,67 ns

5. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • Por razões históricas, o tempo foi a primeira quantidade a ser mensurada. Este conceito surge a partir da duração do dia, da presença da luminosidade do Sol; e a sua ausência: a noite. • Com a evolução da humanidade e com os deslocamentos das comunidades surge o conceito de distância, de comprimento, de temperatura e etc. • A partir da necessidade de quantificar as mercadorias para troca surge o conceito de peso, e mais tarde a noção de massa.

6. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Conceitos • Um segundo é o tempo necessário para que haja 9.192.631.770 oscilações da luz (de um determinado comprimento de onda) emitida por um átomo de césio-133. • O metro é a distância percorrida pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 de segundo. • Onde: c = 299.792.458 m/s • Massa de um quilograma é definido em termos de um padrão de platina-íridio mantido na França. Para medições em escala atômica, é usada em geral a unidade de massa atômica, definida em termos do átomo de carbono-12. • Onde: carbono-12 = 12 u • u = 1,6605402 x 10-27 kg.

7. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • Outras grandezas surgem com o avançar da tecnologia e o desenvolvimento do método científico tais como: pressão, intensidade luminosa, potência, carga elétrica, corrente elétrica, campo eletromagnético, calor específico, entropia e etc. • De certo modo, cada cultura tecnológica autônoma desenvolveu um próprio sistema de unidades. Mas a interação entre as sociedades, de certo modo impôs que existisse uma uniformização para que as trocas contecessem de modo transparente e inteligível para as partes. A Inglaterra medieval era praticamente isolada comercialmente do resto da Europa e isso contribuiu para que lá se estabelecesse um sistema de unidades diferente do restante: polegada, pé, milha, libra e etc.

8. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Algumas unidades fundamentais: Grandeza Sistema Internacional - SI CGS Comprimento Metro – m Centímetro - cm Tempo Segundo - s Segundo - s Massa Quilograma - kg Grama - g Carga elétrica Coulomb - C Algumas unidades derivadas: Grandeza Sistema Internacional - SI CGS Velocidade m/s cm/s Aceleração m/s2 cm/s2 Força kg.m/s2 = Newton g.cm/s2 = Dina Energia kg.m2/s2 = Joule g.cm2/s2 = Erg

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10. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Mudança de Unidades • Método de conversão em cadeia • 1min/60s = 1 e 60s/1min = 1 • 2min = (2min)(1) = (2min)(60s/1min)=120s

11. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • Como resolver problemas de Física • 1ª ETAPA: LER O PROBLEMA: É preciso saber ler, quer dizer, ser capaz de imaginar a cena que o enunciado descreve. Nem sempre entendemos tudo o que está escrito, mas podemos estar atentos aos detalhes para "visualizar" corretamente o que se está dizendo. • 2ª ETAPA: FAZER UM ESQUEMA: Fazer um esquema ou desenho simples da situação ajuda a visualizá-la e a resolvê-la. Procure indicar em seus esquemas informações básicas como o sentido e os valores envolvidos. Preste atenção que uma frase como "dar ré“ indica o sentido do movimento do objeto em questão.

12. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • 3ª ETAPA: MONTE AS EQUAÇÕES E FAÇA AS CONTAS: Uma equação só faz sentido se você sabe o que ela significa. Sabemos que é possível resolver a nossa questão porque há a conservação da quantidade movimento total de um sistema. Quer dizer, a soma das quantidades de movimento antes e depois do choque deverá ter o mesmo valor. Com isso, você consegue montar as contas. • 4ª ETAPA: INTERPRETE OS VALORES. (A ETAPA MAIS IMPORTANTE!) Muito bem, você achou um número! Mas ainda não resolveu o problema. Não queremos saber somente o número, mas também o que aconteceu. O número deve nos dizer isso. Olhando para ele você deve ser capaz de chegar a alguma conclusão. DESCONFIE DOS NÚMEROS!!! Existe uma coisa que se chama erro nas contas, que pode nos levar a resultados errados. Pense bem no que o número está lhe dizendo e avalie se é uma coisa razoável. Se achar que há um erro, confira suas contas e o seu raciocínio. Se o número insistir em lhe dizer coisas absurdas, considere a possibilidade de que aquilo que você esperava não ser realmente o que acontece na prática.

13. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Exemplos : 1-1 • O submarino de pesquisa ALVIN está mergulhando com uma velocidade de 36,5 braças por minuto. • A) Expresse esta velocidade em metros por segundo. Uma braça (fath) vale exatamente 6 pés (ft). 36,5 fath/min = (36,5fath / min) (1min / 60s) (6ft / 1fath) (1m / 3,28ft) = 1,11 m/s

14. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • B) Qual é a velocidade em milhas por hora? 36,5 fath/min = (36,5fath / min) (60min / 1h) (6ft / 1fath) (1mi / 5280ft) = 2,49 mi/h

15. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF • C) Qual é a velocidade em anos-luz por ano? Obs: Um ano-luz (al) é a distância que a luz viaja em 1 ano, ou seja, 9,46 x 1012 km. Partindo de: 1,11 m/s = (1,11 m/s)(1 al/9,46 x 1012 km) x (1 km/1000m) (3,16 x 107s/1a) = 3,71 x 10-9 al/a

16. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Exemplos : 1-2 • Quantos centímetros quadrados tem uma área de 6,0 km2? 6,0 km2 = 6,0 (km)(km) = 6,0(km)(km)x(1000m/1km)(1000m/1km) x(100cm/1m)x(100cm/1m) = = 6,0 x 1010 cm2

17. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Exemplos : 1-3 • Faça a conversão em cadeia de 60 milhas/hora em pés/segundo. 60 mi/h = 60 mi/h ( 3,28 ft/s / 2,24 mi/h) = 88ft/s

18. Prof. Dr. Armando Cirilo de Souza Curso : Física / UEMS-DF Exemplos : 1-4 • Converta 70 km/h em m/s? 70 km/h = 70 (km/h)x(1000m/1km) (1h/3600s) = = 20 m/s ( aproximadamente) Pode-se usar: 1 m/s = 3,6 km/h Obs: 1 m/s = 3,6 km/h = 3,281 ft/s = 2,237 mi/h