Vídeoaulas de Movimento Circular e Cinemática Vetorial - Projeto Física Total

Não se preocupem. Em breve eu farei uma aula escrita, quando tiver um pouco mais de tempo.

Apostilas de Física Gratuitas para download

" O GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física  -

é um grupo de professores da rede estadual de ensino de São Paulo coordenados por docentes do Instituto de Física da USP.  O objetivo do grupo é elaborar uma proposta de ensino de Física para o ensino médio (2º grau) que esteja vinculada à experiência cotidiana dos alunos, procurando apresentar a eles a Física como um instrumento de melhor compreensão e atuação na realidade." http://www.if.usp.br/gref/welcome.html

  O GREF lançou já faz um tempo (bastante tempo), uma série de livros para facilitar a vida de estudantes do Ensimo Médio. Agora eles estão disponíveis para download em PDF. O link está abaixo para os interessados. 

Link para download: http://www.if.usp.br/gref/pagina01.html

Soma de Vetores pela Regra do Paralelogramo (Lei dos Cossenos)

  Para vetores com mesma direção e sentido, mesma direção e sentidos opostos, ou vetores perpendiculares entre si (90º) clique aqui.

  Digamos que precisamos somar os vetores A e B:

  Como o ângulo entre eles é diferente de 90º, precisamos usar a Lei dos Cossenos:

                                                        

                                                         Vr² = V₁² + V₂² + 2V₁V₂cosθ

  Temos então: 
V1 = A
V2 = B

θ = 60º, cujo cosseno é 1/2, anulando o 2

Logo:

                                                                 Vr² = A² + B² + AB
                                                                 Vr² = 100 + 225 + 150
                                                                             Vr² = 475
                                                                                    Vr  ~ 21,79
 

 

                                                                

                       
 

Modelos Atômicos (de Dalton a Rutherford)

  Você já deve saber que a matéria é formada por átomos. Mas o modo como se pensa que é o átomo mudou ao longo do tempo. Aqui vai um resumo dos modelos, o vídeo explica o resto.

Dalton:

1- O átomo é esférico.
2 - O átomo é maciço.
3- Indivisível.
4- Átomos de mesma massa são do mesmo elemento.
5 - O produto é gerado pelo rearranjo dos átomo reagentes.

Thomson:

1- O átomo é esférico.
2- O átomo é divisível, pois agora existem os elétrons.
3- O átomo ainda é maciço.
4- Átomos de mesma massa são do mesmo elemento.
5 - O produto é gerado pelo rearranjo dos átomo reagentes.

Rutherford:

1- O átomo é composto pelo núcleo e pela eletrosfera.
2- O átomo não é maciço.
3- O átomo é divisível.
4- Átomos de mesma massa não são, necessariamente do mesmo elemento.
5- Átomos de mesmo número de prótons são do mesmo elemento.
6- O produto é gerado pelo rearranjo dos átomo reagentes.

O restante dos modelos não cairá na prova.

O Hotel de Hilbert

Princípio da Alavanca

  Simulação recomendada: Balancing Act, PhET Colorado, clique aqui para acessar.

  Para início de conversa: o que é uma alavanca? Bem, uma alavanca é uma máquina simples (assim como as polias ou roldanas) que multiplica a força, fazendo com que se erga a mesma massa com a utilização de menos força.

  As alavancas possuem três partes:

• Ponto de apoio: onde as força são apoiadas. No caso de uma gangorra, é o local onde a tábua de metal ou madeira é apoiada. Também chamado de eixo de rotação.
• Braço resistente: onde se localiza a força resistente, que é o que se pretende erguer, por exemplo, no caso de uma gangorra (ou seja, a criança que está subindo é a força resistente  e se encontra no braço resistente da alavanca. É a distância da força resistente ao ponto de apoio.
• Braço potente: não, não é um braço com muita potência ou de alguém muito forte. O braço potente é onde se encontra a força potente, a força que ergue a força resistente no nosso exemplo da gangorra. É a distância da força potente ao ponto de apoio.

  Agora que conhecemos as três partes das alavancas, vamos aos três tipos:

• Alavanca interfixa: a alavanca interfixa é a alavanca que possui o ponto de apoio entre o Br (Braço resistente) e o Bp (Braço potente). Alguns exemplos são: gangorra, alicate, tesoura, etc...
• Alavanca inter-resistente: a alavanca inter-resistente é a alavanca que possui a força de resistência entre o ponto de apoio e a força potente. Alguns exemplos são: quebra-nozes, espremedores manuais de alho, laranja ou limão, carrinho de mão, etc... 
• Alavanca interpotente: a alavanca interpotente é a alavanca na qual a força potente se encontra entre a força resistente e o ponto de apoio. Alguns exemplos são: pinça, cortador de unha, etc...

  Até agora está fácil, o que está faltando? Sim, fórmulas. Você pode ver no simulador que, colocando os tijolos em diferentes posições, a massa necessária para equilibrar a gangorra mudava. Bem, a partir disso pode ser formulada uma relação diretamente proporcional, uma lei das alavancas. Pelo menos na teoria, pois na prática deve ser considerada a massa da alavanca, bem como resistência do ar, entre outros. Mas para nós isto já basta.

Fp / Fr = Br / Bp      logo     Fp . Bp = Fr . Br

Onde:

Fp: Força potente

Fr: Força resistente

Bp: Braço potente

Br: Braço resistente

Como estudar: o simulador citado no começo deste post possui no seu canto superior esquerdo três opções, clique em game e selecione uma dificuldade. Vá jogando e, deste modo, você pode memorizar a fórmula e se acostumar com o estudo das alavancas.

Simuladores de Física

  Se você não está entendo a matéria, ver na prática pode ajudar muito. Mas é lógico que você não pode se jogar do prédio para entender como funciona a queda livre, e alguns princípios só funcionam em teoria, ou em ambientes perfeitos que não existem no mundo real. Nesta hora é ótimo ter um bom simulador.

  O simulador é um programa de computador que, como o nome já diz, simula algo. No caso, um fenômeno físico.

  Aqueles que estão com dificuldades podem ver o fenômeno no simulador e, talvez,entender melhor o que estão estudando.

Clique aqui para abrir a lista de simuladores em uma nova janela.
Clique aqui para abrir a outra lista de simuladores em uma nova janela.

Soma de Vetores pela Regra Da Poligonal

Para poder trabalhar com dinâmica, é necessário o entendimento dos vetores. Um vetor é, falando da maneira mais simples, uma setinha. O vetor possui duas pontas, a extremidade(pontuda) e a origem(bolinha).
Soma de Vetores de Mesma Direção e Sentido:
Organizam-se os vetores a serem somados colocando a origem de um na extremidade do outro(cabecinha no rabinho.
Coloca-se o "rabinho" do vetor Resultante no "rabinho" do primeiro vetor. E a "cabecinha" do vetor resultante na "cabecinha" do segundo vetor.
O módulo do vetor Resultante é dado pela fórmula F1 + F2 = R.
Soma de Vetores de Mesma Direção e Sentidos Opostos:
Organizam-se os vetores a serem somados colocando a origem de um na extremidade do outro(cabecinha no rabinho.
Coloca-se o "rabinho" do vetor Resultante no "rabinho" do primeiro vetor. E a "cabecinha" do vetor resultante na "cabecinha" do segundo vetor.
O módulo do vetor Resultante é dado pela fórmula F1 - F2 = R.
Soma de Vetores Perpendiculares Entre Si:
Organizam-se os vetores a serem somados colocando a origem de um na extremidade do outro(cabecinha no rabinho.
Coloca-se o "rabinho" do vetor Resultante no "rabinho" do primeiro vetor. E a "cabecinha" do vetor resultante na "cabecinha" do segundo vetor.
O módulo do vetor Resultante é dado pelo Teorema de Pitágoras(A soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa).

Como o Universo Terminará

“Há cerca de 13,7 bilhões de anos, um evento misterioso deu origem ao Universo como o conhecemos. Uma grande explosão, o Big Bang”.

Talvez você já tenha ouvido isso em algum documentário, mas, bem, não houve grande e não houve explosão. O “Átomo Primordial”, como era assim chamado por Georges Lemaître (padre, astrônomo e físico belga), era muito menor que um átomo, logo não foi grande. E não havia meio para que as vibrações se propagassem, logo sem explosão.

Temos uma teoria aceita por toda a comunidade científica e comprovada por Edwin Hubble que explica o surgimento do Universo. Mas, como ele vai acabar? Bem, existem diversas hipóteses para o fim do Universo em que habitamos. Explicaremos aqui quatro delas.

Big Chill:

O Universo está em constante expansão. Se o Universo tem uma densidade de massa-energia menor ou exatamente igual ao valor crítico, e os efeitos da energia escura forem cortados, o Universo poderá continuar a expandir-se numa taxa que cairá lentamente, mas nunca se esgotará. Ao longo de períodos de tempo inimaginavelmente longos, sofrerá uma prolongada morte fria, o “Big Chill”(Grande Frio). Se o Universo acabar em um Big Chill, seu fim demorará uma eternidade. No próximo trilhão de anos, as galáxias não poderão formar novas estrelas. Em cerca de 10²⁵ anos, a maior parte da matéria estará em estrelas mortas como buracos negros e anãs brancas apagadas, orbitando e caindo em buracos negros supermassivos. Em 10³² anos, prótons começarão a decair em radiação (fótons), elétrons pósitrons e neutrinos. Toda matéria fora de buracos-negros será despedaçada. Após mais 10⁶⁷ anos, os buracos negros começarão a evaporar. Em cerca de 10¹⁰⁰ anos, os buracos negros supermassivos evaporarão, o Universo termina em um enorme e frio mar de partículas fundamentais e energia.

Big Chill Modificado:

Se os efeitos da energia escura continuarem os mesmos do presente, o Universo expandirá a uma taxa acelerada, sem interferência de sua densidade. Estruturas que não estejam ligadas pela gravidade se separarão, ao final, à velocidades maiores que a da luz. O Universo novamente caba em uma morte fria e longa, Big Chill.

Big Rip:

Se a intensidade da Energia Escura aumentar, poderá superar todas as forças fundamentais e desintegrará totalmente o Universo num “Big Rip” (Grande Rasgão). Isso pode ocorrer entre 20 e 30 bilhões de anos. Primeiro as galáxias se dissolveriam, após, os sistemas solares. Passados alguns meses as estrelas, assim como os planetas, explodiriam. Então os átomos. O tempo acaba.

Big Crunch:

Caso o efeito da energia escura se reverta no futuro, a gravidade se fortalecerá e o Universo colapsaria numa singularidade. Este é o cenário menos provável e, caso ocorra, demoraria no mínimo bilhões de anos.

Leis da Dinâmica ou Leis de Newton

A tentativa de explicar o porquê de um movimento teve início com Galileu, mas foi Isaac Newton quem associou o movimento à ação de uma força, formulando três leis que levam o seu nome. Os estudos de Newton foram influenciados pelas ideias contidas nas obras de René Descartes, Galileu Galilei e Johannes Kepler.

Pense e responda: oque é mais fácil de se deslocar com um empurrão, uma caixa de papelão ou uma caçamba de entulho?

Na situação anterior, certamente é mais fácil empurrar a caixa de papelão, pois sua massa é menor do que a da caçamba. Pensando em uma questão semelhante a esta, Newton pôde constatar que o movimento da massa e das forças que agem sobre ele. Mas observe que, se retirarmos todo o atrito do solo, não teremos dificuldade em empurrar ambas as caixas com mínima força.

Podemos concluir que, quanto maior for  massa de um corpo, maior será a força para deslocá-lo, levando em consideração as forças que se opõem ao movimento.

Todas essas hipóteses foram consideradas por Isaac Newton que formulou as famosas leis de Newton.

A Primeira Lei de Newton - Inércia

Enquanto um carrinho de supermercado permanecer na mesma posição, ele estará em repouso em relação a uma prateleira. Existem forças atuando sobre o corpo, mas elas se anulam, estabelecendo o estado de repouso do corpo.

Quando a pessoa empurra o carrinho, faz com que ele entre em movimento; tem-se inicialmente um movimento acelerado.

Caso não houvesse atrito entre o carrinho e o chão e a resistência do ar osse desprezível, o carrinho passaria a realizar um movimento uniforme. Em outras palavras, ao se deslocar livre de forças contrárias ao seu movimento, em uma situação na qual todas as forças  envolvidas se anulam, zerando a aceleração, o movimento torna-se retilíneo e uniforme.

Para parar o carrinho, será necessária a aplicação de uma força contrária ao seu movimento. Nos dois exemplos anteriores, a força exerce papel fundamental para que o objeto primeiramente entre em movimento e, da mesma forma, pare, ao se eliminarem as forças que se opunham ao movimento. Então, a atuação de uma força que pare o carrinho implica desacelerá-lo, reduzindo a velocidade a zero.

Pensando assim, Isaac Newton constatou a interferência da força no movimento dos objetos, ou seja, o que determina o estado de repouso ou movimento de um corpo é a atuação de uma força sobre os objetos.

A partir desses estudos, Newton formulou sua primeira lei que afirma:

"Todo corpo tende a permanecer em repouso ou em Movimento Reilíneo e Uniforme enquanto uma força resultante não atuar sobre ele".

A Segunda Lei de Newton - Lei Fundamental da Dinâmica

Não há dúvidas de que um carrinho com maior quantidade de produtos oferece maior resistência ao movimento do que o carrinho vazio. Para uma criança, é bem mais fácil colocar em movimento o carrinho vazio.

Associamos a inércia o estado em que um corpo se encontra, ou seja, em repouso ou em movimento. Mas, neste exemplo, o que determina o estado de repouso do carrinho é a massa total do conjunto carrinho mais compras.

Sendo da mesma intensidade a força do menino para empurrar ambos os carrinhos, percebemos que o carrinho vazio adquire maior aceleração que o carrinho cheio.

Podemos expressar a Segunda Lei de Newton assim:

"A força resultante sobre um corpo produz aceleração proporcional a ela de mesma direção e sentido"

Ou:

F = m . a

F: Força [N]
m: massa [kg]
a: aceleração [m/s²]
Unidades expressas no S.I.

A Terceira Lei de Newton - Ação e Reação

Imagine um menino sobre um skate. Ele está ao lado de um poste e o empurra para entrar em movimento.

Na situação anterior, o menino empurra o poste, mas quem entra em movimento é o menino e não o poste. Quem empurrou o menino para ele entrar em movimento?

Esse exemplo é a maior evidência de que força é a interação entre dois corpos, ou seja, quem empurrou o menino para trás foi o poste. Para muitos, isso parece estranho, mas o menino empurra o poste para a direita e o poste o empurra, com a mesma força, porém em sentido oposto.

Não tem como o menino se mover sem interagir com outro corpo. Pense em outra maneira para o garoto entrar em movimento com o skate e verá que ele dependerá de outro corpo para interagir e surgir, assim, a força para movimentá-lo.

Foi pensando nesta questão que Isaac Newton formulou a Terceira Lei, que explica o movimento dos corpos, a ação e reação. As forças atuam sempre aos pares, desde as menores partículas até as maiores existentes no universo, ou seja, a força nunca surgirá isolada.

O enunciado da Terceira Lei de Newton pode ser expresso como:

"Dois corpos, A e B, interagindo entre si, produzem um par de forças de reação mútua, no qual A exerce sobre B uma força FAB e B reage com uma força FBA de mesma intensidade e direção, porém, em sentido oposto"

É válido lembrar que as forças de ação e reação nunca se anulam, pois são aplicadas a corpos distintos.