quarta-feira, 19 de setembro de 2012
Leis de Newton
As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana.
1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia
- Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
- Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:
"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."
Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente se zero.
2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:
ou em módulo: F=ma
Onde:
F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);
m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);
a é a aceleração adquirida (em m/s²).
A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).
Exemplo:
Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
F=ma
12=2a
a=6m/s²
Força de Tração
Dado um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível.
Podemos considerar que a força é aplicada no fio, que por sua vez, aplica uma força no corpo, a qual chamamos Força de Tração 
.
.
3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação
Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação.
Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
Quantidade de Movimento
Se observarmos uma partida de bilhar, veremos que uma bolinha transfere seu movimento totalmente ou parcialmente para outra.
A grandeza física que torna possível estudar estas transferências de movimento é a quantidade de movimento linear 
, também conhecido como quantidade de movimento ou momentum linear.
, também conhecido como quantidade de movimento ou momentum linear.
A quantidade de movimento relaciona a massa de um corpo com sua velocidade:
Como características da quantidade de movimento temos:
- Módulo:
- Direção: a mesma da velocidade.
- Sentido: a mesma da velocidade.
- Unidade no SI: kg.m/s.
Exemplo:
Qual a quantidade de movimento de um corpo de massa 2kg a uma velocidade de 1m/s?
Teorema do Impulso
Considerando a 2ª Lei de Newton:
E utilizando-a no intervalo do tempo de interação:
mas sabemos que: 
, logo:
, logo:
Como vimos:
então:
"O impulso de uma força, devido à sua aplicação em certo intervalo de tempo, é igual a variação da quantidade de movimento do corpo ocorrida neste mesmo intervalo de tempo."
Exemplo:
Quanto tempo deve agir uma força de intensidade 100N sobre um corpo de massa igual a 20kg, para que sua velocidade passe de 5m/s para 15m/s?
Conservação da Quantidade de Movimento
Assim como a energia mecânica, a quantidade de movimento também é mantida quando não há forças dissipativas, ou seja, o sistema é conservativo, fechado ou mecanicamente isolado.
Um sistema é conservativo se:
Então, se o sistema é conservativo temos:
Como a massa de um corpo, ou mesmo de um sistema, dificilmente varia, o que sofre alteração é a velocidade deles.
Exemplo:
Um corpo de massa 4kg, se desloca com velocidade constante igual a 10m/s. Um outro corpo de massa 5kg é lançado com velocidade constante de 20m/s em direção ao outro bloco. Quando os dois se chocarem ficarão presos por um velcro colocado em suas extremidades. Qual será a velocidade que os corpos unidos terão?
FONTES:http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/leisdenewton.php
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/quantmov2.php
Quando um móvel se desloca com uma velocidade constante, diz-se que este móvel está em um movimento uniforme (MU). Particularmente, no caso em que ele se desloca com uma velocidade constante em trajetória reta, tem-se um movimento retilíneo uniforme.
Uma observação importante é que, ao se deslocar com uma velocidade constante, a velocidade instantânea deste corpo será igual à velocidade média, pois não haverá variação na velocidade em nenhum momento do percurso.
A equação horária do espaço pode ser demonstrada a partir da fórmula de velocidade média.
Por exemplo:
Um tiro é disparado contra um alvo preso a uma grande parede capaz de refletir o som. O eco do disparo é ouvido 2,5 segundos depois do momento do golpe. Considerando a velocidade do som 340m/s, qual deve ser a distância entre o atirador e a parede? 
Aplicando a equação horária do espaço, teremos:
 , mas o eco só será ouvido quando o som "ir e voltar" da parede. Então  .
É importante não confundir o s que simboliza o deslocamento do s que significa segundo. Este é uma unidade de tempo. Para que haja essa diferenciação, no problema foram usados: S (para deslocamento) e s(para segundo).
FONTE: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Cinematica/mu.php |
>0 e este movimento será chamado movimento progressivo. Analogamente, quando o sentido do movimento for contrário ao sentido de orientação da trajetória, ou seja, para trás, então ele terá uma v<0 e um
Desde que foi criado, o cinema evoluiu muito, ganhando
som, cores e efeitos especiais.
A última novidade são os filmes em 3D, os quais precisam de óculos especiais, como os da figura abaixo, para serem assistidos.
Nos filmes em 3D, os cenários, as pessoas e
até mesmo os personagens de desenho podem ser visualizados
tridimensionalmente, como se fossem reais e estivessem mais próximos de
nós. Assim, a ideia dos produtores destes é "enganar" nosso cérebro e
nossos olhos, fazendo-os pensar que estão diante de um espaço
tridimensional e não à frente de uma tela bidimensional comum.
Para entendermos o funcionamento dos cinemas 3D, é fundamental que saibamos que os seres humanos possuem visão binocular, de modo que cada olho enxerga uma imagem diferente, sendo o cérebro o responsável por combiná-las em uma única imagem.
A diferença angular (quase imperceptível) entre estas duas imagens, denominada desvio, é utilizada pelo cérebro para ajudar na percepção de profundidade.
É exatamente por esta razão que, ao perder a visão de um dos olhos, as pessoas perdem também a noção espacial.
As antigas produções de filmes 3D utilizavam imagens anáglifas
para aproveitarem a visão binocular e o desvio. Estas imagens incluem
duas camadas de cor numa única tira do filme reproduzida por um
projetor, sendo uma das camadas vermelha e a outra azul (ou verde).
Assim, quando desejávamos assistir a estes
filmes, fazia-se necessáro utilizarmos um óculos 3D com uma lente
vermelha e a outra azul (ou verde), como os da figura do topo desta
página. Estas lentes "obrigavam" um olho a enxergar a seção vermelha
da imagem e a outra, a seção azul (ou verde).
É devido às diferenças entre as duas lentes
que o cérebro as interpreta como uma imagem de três dimensões.
Entretanto, por conta da utilização de lentes coloridas, a coloração da
"imagem final" não é precisa, de modo que há dados que relatam que
esta tecnologia trouxe muitos problemas para as pessoas como dores de
cabeça, lesões oculares e náusea.
Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/curiosidades/cinema_3d.php
Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/curiosidades/cinema_3d.php
Quando se fala em dinâmica de corpos, a imagem que vem à cabeça é a clássica e mitológica de Isaac Newton, lendo seu livro sob uma macieira. Repentinamente, uma maçã cai sobre a sua cabeça. Segundo consta, este foi o primeiro passo para o entendimento da gravidade, que atraia a maçã.
Com o entendimento da gravidade, vieram o entendimento de Força, e as três Leis de Newton.
Na cinemática, estuda-se o movimento sem compreender sua causa. Na dinâmica, estudamos a relação entre a força e movimento.
Força: É uma interação entre dois corpos.
O conceito de força é algo intuitivo, mas para compreendê-lo, pode-se basear em efeitos causados por ela, como:
Aceleração: faz com que o corpo altere a sua velocidade, quando uma força é aplicada.
Deformação: faz com que o corpo mude seu formato, quando sofre a ação de uma força.
Força Resultante: É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo.
Dadas várias forças aplicadas a um corpo qualquer:
A força resultante será igual a soma vetorial de todas as forças aplicadas:
Leis de Newton
As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana.
1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia
- Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
- Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:
"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."
Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente se zero.
2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:
ou em módulo: F=ma
Onde:
F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);
m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);
a é a aceleração adquirida (em m/s²).
A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).
Exemplo:
Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
F=ma
12=2a
a=6m/s²
Força de Tração
Dado um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível.
Podemos considerar que a força é aplicada no fio, que por sua vez, aplica uma força no corpo, a qual chamamos Força de Tração .
.
3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação
Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação.
Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
Devido ao consumo crescente, pela sociedade moderna, de energia efetivamente baseada no petróleo, que é um combustível esgotável, tornou-se necessária a procura de fontes alternativas, de preferência renováveis, que possam vir a substituí-lo.
Entre as formas não-convencionais, está a chamada Célula Fotovoltaica que é feita de material especial (semicondutores), cujo comportamento elétrico está entre o de condutores metálicos e o de bons isolantes. Ao absorver luz, este dispositivo produz uma pequena corrente elétrica, que pode ser aproveitada.
Os semicondutores feitos de silício são os mais usados na construção de células fotovoltaicas e sua eficiência em converter luz solar (que é branca) em eletricidade chega a 10%. Por causa do grau de pureza desses componentes, que são cristais, essa forma alternativa de energia ainda apresenta uma série de problemas para ser produzida em larga escala: o custo ainda é muito elevado.
O arseneto de gálio (GaAs), sulfeto de cádmio (CdS) e o sulfeto de cobre (Cu2S) também são utilizados para a confecção de semicondutores e possuem diferentes eficiências de conversão. A potência produzida pelas células fotovoltaicas é dada pela seguinte expressão matemática:
| P = | Pi | n | . A |
Onde:
Pi é a potência solar incidente, n a eficiência do dispositivo e A a área do coletor.
É interessante observar que a utilização comercial não oferece vantagem sobre outros métodos de conversão de energia. Seu uso mais recomendável atualmente é nos satélites artificiais, onde os painéis de células voltaicas são a fonte de energia para os equipamentos a bordo.
FONTE: http://www.algosobre.com.br/fisica/celula-fotovoltaica.html
- A velocidade da luz no vácuo é de exatamente 299.792,548km/s, usualmente arredondada para 300.000km/s.
- A luz gasta exatos 8 minutos e 17 segundos para sair do sol e chegar à Terra.
- A terra gira com velocidade de aproximadamente 1.600km/h e em sua órbita em volta do sol a mais de 107km/h.
- A taxa de raios que atingem a superfície da terra é de cerca de 100 por segundo.
- Anualmente 1000 pessoas são vítimas de raios.
- A idade da Terra é de 4,56 bilhões de anos, a mesma do Sol e da Lua.
- Uma pulga ao saltar tem aceleração vinte vezes maior que o lançamento de um ônibus espacial.
- A ausência de gravidade no espaço impede que um astronauta arrote.
- Galileu inventou, em 1607, o termômetro.
- O universo contém mais de 10 bilhões de galáxias.
- Cerca de um quatrilhão de neutrinos provenientes do Sol passaram através do seu corpo enquanto você lia esta frase.
- O Big-Bang que gerou o universo provoca interferências na sua TV até hoje.
FONTE: http://fisicomaluco.com/wordpress/2008/02/11/as-maiores-curiosidades-da-fisica-que-deveriamos-saber/
- A luz gasta exatos 8 minutos e 17 segundos para sair do sol e chegar à Terra.
- A terra gira com velocidade de aproximadamente 1.600km/h e em sua órbita em volta do sol a mais de 107km/h.
- A taxa de raios que atingem a superfície da terra é de cerca de 100 por segundo.
- Anualmente 1000 pessoas são vítimas de raios.
- A idade da Terra é de 4,56 bilhões de anos, a mesma do Sol e da Lua.
- Uma pulga ao saltar tem aceleração vinte vezes maior que o lançamento de um ônibus espacial.
- A ausência de gravidade no espaço impede que um astronauta arrote.
- Galileu inventou, em 1607, o termômetro.
- O universo contém mais de 10 bilhões de galáxias.
- Cerca de um quatrilhão de neutrinos provenientes do Sol passaram através do seu corpo enquanto você lia esta frase.
- O Big-Bang que gerou o universo provoca interferências na sua TV até hoje.
FONTE: http://fisicomaluco.com/wordpress/2008/02/11/as-maiores-curiosidades-da-fisica-que-deveriamos-saber/
Empuxo
Você já percebeu que os objetos parecem ficar mais leves quando imersos na água? É fácil verificar isso. Verifique o peso de um objeto antes de colocá-lo dentro da água e depois de imerso na água. A perda aparente de peso depende do material utilizado (na realidade, depende de sua densidade). Alguns chegam a "perder" todo o peso (eles bóiam).
Por que alguns objetos bóiam na água?
Por que um navio de aço flutua?
A explicação para isso é que o líquido exerce uma força vertical (para cima) sobre os objetos imersos nele. Essa força é conhecida como empuxo.
Arquimedes entendeu muito bem esse fenômeno e enunciou, no seu livro "Sobre os Corpos Flutuantes", a sua famosa lei:
Qualquer objeto sólido imerso num líquido "perde" peso de tal forma que o "peso perdido" é igual ao peso da quantidade de líquido que ele desloca.
|
Empuxo = peso do volume do fluido deslocado
|
df= densidade do fluido deslocado
Vf = Volume do fluido
g = aceleração da gravidade
mf = massa do fluido deslocado
Empuxo no cotidiano
Portanto, a força conhecida como empuxo (a aparente perda de peso) é tal que:
Portanto, sobre um objeto parcial ou totalmente imerso num fluido devemos considerar mais uma força, que é o empuxo.
Sendo:
E = Intensidade do Empuxo
Temos as seguintes fórmulas:
mf = df x Vf
Pf = mf x g = df x Vf x g
A partir das fórmulas acima, temos a fórmula geral:
E = df x Vf x g
1. Objetos com densidade uniforme flutuam
2. Objetos "ocos" flutuam
Um objeto oco tem mais facilidade de flutuar. Um navio só flutua porque ele não é todo de ferro. As partes ocas ou vazias do navio reduzem sua densidade em relação àquela do ferro maciço. Um navio é tão oco que a sua densidade média é bem menor do que a densidade da água.
5. facilitando a flutuação
6. Objetos mais leves que o ar
Fonte: "E-física,ensino de física on-line" |
Densidade de um corpo homogênio "d":
Um corpo de massa "M" e volume "V". Por definição, densidade de um corpo é a relação entre a massa e o volume.
d = m/v
Massa específica de uma substância "µ":
É uma grandeza característica de cada substância.
Se o corpo for maciço e homogêneo sua densidade "d" do corpo coincide com
sua maça específica "µ". Logo:
µ=m/v
Pressão
A pressão é a força a que um objeto está submetido dividido pela área da superfície
sobre a qual a força age. Nesse caso a força aplicada é PERPENDICULAR a área.
P=F/A
Quando a força aplicada for OBLÍQUA a área, ou seja, formar um ângulo Θ com a normal
aplica-se a lei dos cossenos e se obtêm: P = F.cosΘ/A
Pressão Hidrostática
A pressão exercida pela coluna de um líquido na base de um reservatório, por
exemplo, é denominada pressão hidrostática. Caucula-se como:
P hid = F/A = P/A = m.g/A . Como m=d.v e "v/A"= h :. P hid: µgh.
Verifica-se que a Pressão Hidrostática independe da área "A".
FONTE: Material do professor Luiz Neto.
A gaiola de Faraday pode ser considerado um exemplo de condutibilidade elétrica, além de ser um dos mais interessantes experimentos da física.
A gaiola de Faraday Foi criada pelo Inglês Michael Faraday, no século XIX. No experimento de Faraday utilizou uma gaiola metálica, colocou uma cadeira de madeira no centro (um material isolante elétrico) e sentou-se, deu-se uma descarga elétrica, e nada aconteceu a ele, provando que um corpo dentro da gaiola poderia permanecer lá, isolado e sem levar nenhuma descarga elétrica.
Isso pode ser explicado com as 2 leis de Faraday
1ª lei de Faraday - Nos condutores em equilíbrio a eletricidade é distribuída apenas na superfície externa; no seu interior não há traço de eletricidade.
2ª lei de Faraday - No equilíbrio elétrico a força elétrica no interior dos condutores completamente fechados e desprovidos de corpos eletrizados é nula.
No experimento de Faraday, os “raios” elétricos entram em contato com a gaiola metálica, com isso, a eletricidade é distribuída por sua superfície externa da mesma. A reação do raio torna o campo eletromagnético dentro da gaiola nulo, desviando para a Terra a corrente gerada.
Reza a lenda que, quando Faraday revelou a sua descoberta à comunidade científica da época, os seus colegas zombaram da sua teoria. Faraday, que tinha se tornado pai, naquela mesma época, para provar as suas teorias, ele pegou no seu filho e colocou-o dentro de uma gaiola metálica. Diante das autoridades científicas,Faraday ligou um autotransformador, próximo da gaiola aterrada. Após elevar a tensão para milhares de Volts, várias descargas (raios) atingiram a gaiola. Quando o transformador foi desligado, retirou o seu filho ileso da gaiola, para espanto de todos.
FONTES: http://www.npdbrasil.com.br/portugues/curioso/faraday.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gaiola_de_Faraday http://www.igeduca.com.br/artigos/desvendamos-misterios/gaiola-de-faraday-o-que-e-isso.html
Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, é por isso que, por razões históricas, mantém-se esse nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à ação e pequenas forças. A palavra fluido pode designar tanto líquidos quanto gases.
Densidade
Densidade (ou massa específica) de um corpo é a relação entre a massa do m e o volume do mesmo, ou seja:
Pressão
É a relação entre a força aplicada perpendicularmente sobre um corpo e a sua área sobre a qual ela atua. Matematicamente, temos:
Princípio Fundamental da Hidrostática
Também chamado de Princípio de Stevin, diz que:
“A diferença de pressão entre dois pontos do mesmo líquido é igual ao produto da massa específica (também chamada de densidade) pelo módulo da aceleração da gravidade local e pela diferença de profundidade entre os pontos considerados”.
Princípio Fundamental da Hidrostática
Também chamado de Princípio de Stevin, diz que:“A diferença de pressão entre dois pontos do mesmo líquido é igual ao produto da massa específica (também chamada de densidade) pelo módulo da aceleração da gravidade local e pela diferença de profundidade entre os pontos considerados”.
A partir do princípio de Stevin pode-se concluir que:
- Pontos situados em um mesmo líquido e na mesma horizontal ficam sujeitos a mesma pressão;
- A pressão aumenta com o aumento da profundidade;
- A superfície livre dos líquidos em equilíbrio é horizontal.
A densidade informa se a substância do qual é feito um determinado corpo é mais ou menos compacta. Os corpos que possuem muita massa em pequeno volume, como é o caso do ouro e da platina, apresentam grande densidade. Já os corpos que possuem pequena massa em grande volume, como é o caso do isopor, apresentam pequena densidade. A unidade de densidade mais usada é 1g/cm3. Para a água temos que a sua densidade é igual a 1g/cm3, ou seja, 1cm3 de água tem massa de 1g. Apesar de esta unidade ser a mais usada, no SI (sistema Internacional de Unidades) a unidade de densidade é 1kg/m3.
P= F/A
A unidade de pressão no SI é o newton por metro quadrado (N/m2), também chamado de pascal (Pa), em homenagem a Blaise Pascal, físico francês que estudou o funcionamento da prensa hidráulica.
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Simbolicamente podemos escrever:
Onde d é a densidade do líquido, g é o módulo da aceleração da gravidade local e h é a diferença entre as profundidades dos pontos no mesmo líquido.
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