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• Este material está disponibilizado no endereço:
http://matvirtual.pbworks.com/w/page/52894125/UERGS
O que é Física?
• Física é uma ciência que “procura descrever a natureza fundamental do universo e como ele funciona. É a ciência da matéria e da energia, do espaço e do tempo”. (TIPLER,MOSCA, 2011)
• É a base de outras ciências como: astronomia, biologia, química e geologia.
• É uma ciência que utiliza observações experimentais para comprovar suas teorias.
Método Científico ou Experimental
Pode ser dividido em três partes:
1. observação dos fenômenos;
2. medida de suas grandezas;
3. indução ou conclusão de leis ou princípios que regem os fenômenos.
O precursor deste método foi Galileu Galilei.
Alguns Campos da Física
• MECÂNICA -> Estuda os movimentos (Cinemática, Dinâmica e Estática)
• TERMODINÂMICA -> Estuda fenômenos relacionados com o calor
• ÓPTICA -> Estuda fenômenos relacionados com a Luz (Onda eletromagnética)
• ONDULATÓRIA -> Estuda as ondas mecânicas, como o som
• ELETROMAGNETISMO -> Estuda a eletricidade e o magnetismo
Física no Curso de Tecnólogo em Gestão Ambiental
• O estudo da Física neste curso visa dar subsídios para outras disciplinas que tratarão das propriedades e leis da física;
• E, visa mostrar algumas aplicações de leis e propriedades em questões ambientais.
Grandezas Físicas
• No estudo da física utilizamos muitos cálculos com números que representam quantidades e medidas;
• Os diferentes tipos de medidas que a Física estuda são as Grandezas Físicas;
• Exemplo de grandezas: comprimento, tempo, velocidade, temperatura, massa, força, etc.
• As grandezas físicas são divididas em escalares e vetoriais.
Grandeza Escalar
• É a grandeza física que necessita apenas de seu módulo (valor numérico) acompanhado de uma unidade de medida.
• Podemos dar como exemplo:
– Massa: 60kg
– Temperatura: 26°C
– Tempo: 30s
Grandeza Vetorial
• É a grandeza física que necessita, além do módulo acompanhado de uma unidade, da sua orientação, ou seja, direção (horizontal, vertical) e sentido (da direita para esquerda, de cima para baixo).
• Exemplos de grandezas vetoriais:
– Força: 12N
– Velocidade: 45m/s
• Utilizamos para representar este tipo de grandeza um vetor que é o símbolo matemático de uma grandeza vetorial.
Unidades de Medida
• Sempre que se usa um número para descrever uma grandeza física, o número deve estar acompanhado de uma unidade de medida.
• Medir significa comparar uma certa quantidade com uma quantidade padrão. Esta quantidade padrão é o que chamamos de unidade de medida.
• Por exemplo, para medir a distância entre dois pontos precisamos de uma unidade padrão como o metro, a polegada, o centímetro.
• Dizer que uma distância mede 25 não tem sentido.
Sistema Internacional de Unidades SI
• Em 1960, um comitê internacional estabeleceu um conjunto de padrões para a comunidade científica, chamado de SI ( Système International);
• Quantidades Básicas e suas unidades no SI:
– Tempo -> segundo (s)
– Comprimento -> metro (m)
– Massa -> quilograma (kg)
– Temperatura -> kelvin (K)
– Quantidade de matéria -> mol
– Corrente elétrica -> ampère (A)
– Intensidade luminosa -> candela (cd)
Prefixos de Unidades
• As vezes se torna necessário trabalhar com medidas que são muito maiores ou muito menores do que as unidades-padrão do SI.
• Assim, usamos outras unidades que são relacionadas às unidades-padrão SI por um múltiplo de dez (potências de 10).
• Por exemplo: Se tratando de medições de distâncias muito grandes, ao invés de usarmos metros é melhor usarmos quilômetros:
120.000 m = 120 km
Múltiplo Prefixo Abreviatura
1018 Exa E
1015 Peta P
1012 Tera T
109 Giga G
106 Mega M
103 Quilo k
102 Hecto h
101 Deca da
10-1 Deci d
10-2 Centi c
10-3 Mili m
10-6 Micro μ
10-9 Nano n
10-12 Pico p
10-15 Femto f
10-18 Ato a
Outras Unidades e suas equivalências
• Comprimento:
– Milhas: 1 mi = 1,609 km
– Ano-luz: 1ano-luz = 9,461 . 1015 m
• Massa Específica:
– 1g/cm³ = 1000 kg/m³ = 1 kg/L
• Volume
– Litros: 1 L = 1 dm³ = 1000 cm³
Notação Científica
• A representação de números muito grandes ou muito pequenos é facilitada pela notação científica. Assim, deve-se escrever o primeiro algarismo, uma vírgula, os demais algarismos e a potência de 10. Costuma-se deixar um número inteiro e os demais ficam na forma decimal.
• Números Grandes -> Expoente positivo
a) 345.000.000.000 = 3,45 . 100000000000 = 1011
b) 76.000.000 = 7,6 . 10000000 = 7,6 . 107
c) 3.000.000.000.000.000 = 3 . 1015
Notação Científica
• Números pequenos -> expoentes negativos
a) 0,000006 = 6/1000000 = 6/106 = 6 . 10-6
b) 0,0000000000169 = 1,69 . 10-11
c) 0,04561 = 4,561 . 10-2
Notação Científica - Operações -
• Adição e Subtração: Para somar ou subtrair os números, devemos ter as potências com os mesmos expoentes. Escolher os expoentes maiores.
a) 6 . 1013 + 4,5 . 1012 = 6 . 1013 + 0,45 . 1013 =
= 6,45 . 1013
b) 1,2 . 10-15 – 3,5 . 10-17 = 1,2 . 10-15 – 0,035 . 10-15 = 1,165 . 10-15
Notação Científica - Operações -
• Multiplicação e Divisão: usar as propriedades da potenciação. Podemos realizar as operações com qualquer expoente.
a) (2,3 . 104) . (5 . 1012) = 2,3 . 5 . 104 . 1012
= 11,5 . 1016
= 1,15 . 1017
Notação Científica - Operações -
b) (1,6 . 10-12) . (7 . 109) = 1,6 .7 . 10-12 . 109
11,2 . 10-3
1,12 . 10-2
c) (6 . 1023) ÷ (3,2 . 1017) =
61723
17
23
17
23
10875,110875,110
10
2,3
6
102,3
106
Notação Científica - Operações -
d) (2,4 . 10-14) ÷ (1,8 . 10-5) =
9)5(14
5
14
5
14
1032,41032,410
10
8,1
4,2
108,1
104,2
Conversão de Unidades
a) Converter 123 km em m:
123 km = 123 . 103 = 123000 m ou 1,23 . 105 m
b) Converter 12300 m em km:
12300 . 10-3 m = 12,3 km
c) Converter 245 mg em g:
245 mg = 245 . 10-3 g = 0,245 g ou 2,45 . 10-1 m
Conversão de Unidades
d) Converter 75Kg em miligramas (mg):
75kg = 75.103 g = 75.103.103 mg = 75.106 mg
e) Converter 450 h em s:
450 h = 450 . 3600 s = 1620000 s
Ou 1,62 . 106
Tempo: 1h = 60 min 1 min = 60 s 1h = 3600 s
• Pode-se usar Regra de Três para a conversão:
Exemplo: Converter 123 km em m:
1 km ------- 1000 m
123 km ------- x
x = 123 . 1000 = 123000 = 1,23 . 105
Conversão de Grandezas com duas unidades de medida
• Veremos o caso da Velocidade.
• Exemplo: Converter 80 km/h para m/s:
sm
s
m
s
m
h
kmhkm /22,22
3600
80000
3600
10008080/80
smsms
m/22,22/
6,3
80
6,3
80
Para converter de km/h para m/s basta dividir por 3,6
• Converter de 45 m/s para Km/h:
hkmhkmkmh
h
km
h
km
s
msm
/162/6,345106,31045
36001045
36001
104545/45
33
33
Para converter de m/s para km/h basta multiplicar por 3,6
Unidade de Comprimento, Área e Volume
km hm dam m dm cm mm metros
103 102 101 100 10-1 10-2 10-3
Km2 hm2 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 metros 106 104 102 100 10-2 10-4 10-6
hectare are
Km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 metros 109 106 103 100 10-3 10-6 10-9
Litro
Conversões
• Converter 120km² em m²
120km² = 120 . 106 m² = 1,2.108m²
• Converter 10 hectares em m²
10 hectares = 10 hm² = 10.104 m² = 105 m²
• Converter 200 hectares em km²
Sabendo que 1 hm² = 10-2 hm²
200 hectares = 200 hm² = 200.10-2 km² = 2 km²
• Converter 200 litros em m³
200 litros = 200 dm³ = 200 . 10-3 m³ = 0,2 m³
Lista 1 de Exercícios
Referências
• TIPLER, P.; MOSCA, G. Física para cientístas e engenheiros, 6ed. v1. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
• RAYMOND, A.S.; JEWET, W. Princípios de Física. 6ed. V1. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
