AULÃO TERCEIRÃO. Mecânica Dinâmica, Forças Óptica geométrica - Espelhos Eletricidade Resistores, Geradores e Receptores

A

ULÃO

T

ERCEIRÃO

Mecânica – Dinâmica, Forças Óptica geométrica - Espelhos

M

EDIR



Medir é o procedimento experimental através do

qual o valor momentâneo de uma grandeza física

(mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou

uma fração de uma unidade, estabelecida por um

padrão, e reconhecida internacionalmente.

I

MPORTÂNCIA DO

SI



Clareza de entendimentos internacionais

(técnica, científica) ...



Transações comerciais ...



Garantia de coerência ao longo dos anos ...



Coerência entre unidades simplificam equações

A

S SETE UNIDADES DE BASE

Grandeza

unidade

símbolo



Comprimento

metro

m



Massa

quilograma kg



Tempo

segundo

s



Corrente elétrica

ampere

A



Temperatura

kelvin

K



Intensidade luminosa

candela

cd



Quantidade de matéria

mol

U

NIDADES DERIVADAS

Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo área volume velocidade aceleração velocidade angular aceleração angular massa específica intensidade de campo magnético densidade de corrente concentração de substância luminância metro quadrado metro cúbico

metro por segundo

metro por segundo ao quadrado

radiano por segundo

radiano por segundo ao quadrado

quilogramas por metro cúbico ampère por metro

ampère por metro cúbico mol por metro cúbico

candela por metro quadrado

m2 m3 m/s m/s2 rad/s rad/s2 kg/m3 A/m A/m3 mol/m3 cd/m2

Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo Em unidades do SI Em termos das unidades base freqüência força pressão, tensão

energia, trabalho, quantidade de calor potência e fluxo radiante

carga elétrica, quantidade de eletricidade

diferença de potencial elétrico, tensão elétrica, força eletromotiva

capacitância elétrica resistência elétrica condutância elétrica fluxo magnético

indução magnética, densidade de fluxo magnético indutância

fluxo luminoso

iluminamento ou aclaramento atividade (de radionuclídeo)

dose absorvida, energia específica dose equivalente hertz newton pascal joule watt coulomb volt farad ohm siemens weber tesla henry lumen lux becquerel gray siervet Hz N Pa J W C V F S Wb T H lm lx Bq Gy Sv N/m2 N . m J/s W/A C/V V/A A/V V . S Wb/m2 Wb/A cd/sr lm/m2 J/kg J/kg s-1 m . kg . s-2 m-1_{. kg . s}-2 m2_{. kg . s}-2 m2_{. kg . s}-3 s . A m2_{. kg . s}-3_{. A}-1 m-2_{. kg}-1_{. s}4 _{. A}2 m2_{. kg . s}-3_{. A}-2 m-2_{. kg}-1_{. s}3 _{. A}2 m2_{. kg . s}-2_{. A}-1 kg . s-2_{. A}-1 m2_{. kg . s}-2_{. A}-2 cd cd . m-2 s-1 m2_{. s}-2 m2_{. s}-2

M

ÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS

Fator Nome do prefixo

Símbolo Fator Nome do prefixo Símbolo

10

24

10

21

10

18

10

15

10

12

10

9

10

6

10

3

10

2

10

1

yotta

zetta

exa

peta

tera

giga

mega

quilo

hecto

deca

Y

Z

E

P

T

G

M

k

h

da

10

-1

10

-2

10

-3

10

-6

10

-9

10

-12

10

-15

10

-18

10

-21

10

-24

deci

centi

mili

micro

nano

pico

femto

atto

zepto

yocto

d

c

m

n

p

f

a

z

y

U

NIDADES EM USO COM O

SI

Grandez

a

Unidad

e

Símbol

o

Valor nas unidades do SI

tempo ângulo volume massa pressão temperatura minuto hora dia grau minuto segundo litro tonelada bar grau Celsius min h d ' " l, L t bar C 1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 d = 24 h 1 = ( /180) 1' = (1/60) = ( /10 800) rad 1" = (1/60)' = ( /648 000) rad 1 L = 1 dm3 _{= 10}-3 _m3 1 t = 103 _kg 1 bar = 105 _Pa C = K - 273,16

G

RAFIA DOS NOMES DAS UNIDADES



Quando escritos por extenso, os nomes de unidades

começam por letra minúscula, mesmo quando têm o

nome de um cientista (por exemplo, ampere, kelvin,

newton,etc.), exceto o grau Celsius.



A respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou

representada pelo seu símbolo, não sendo admitidas

combinações de partes escritas por extenso com

partes expressas por símbolo.



Os símbolos das unidades nunca vão para o plural (

5N; 150 m; 1,2 m

2

_{; 10 s).}

V

OCÊ PRECISA SABER

!



As forças (F

₁

, F

₂

,... F

_n

) são grandezas vetoriais. Têm:



Direção



Sentido



Intensidade

F

ORÇA



Forças são interações entre os corpos, causando

variações no seu estado de movimento ou

deformação;



Podem ser de contato ou de campo.



Sua unidade no SI é o newton (N)

Todo corpo permanece em estado de repouso, ou em movimento

retilíneo uniforme (MRU), a menos que mude de estado em razão

de forças nele aplicadas.

•Equilíbrio dinâmico

A

FÍSICA NO

COTIDIANO

_{ATENÇÃO, PESSOAL, O ÔNIBUS VAI PARTIR.}

SEGUREM FIRME!

Por que os passageiros

do ônibus se sentem

lançados para trás

quando o ônibus

dá partida?

P

ESO



Grandeza vetorial que

expressa a força com que

um corpo é atraído para o

centro do planeta.



Unidade de medida (SI):

newton (N)

A força peso P atrai a maçã para o centro da Terra, representado pelo ponto C.

A

ÇÃO E REAÇÃO



Tipos de interação:



de contato

F EL IPE R O D R IG U EZ/ AL AM Y /O T H ER IM AG ES

2 3a _{lei de Newton: ação e reação}

P

AR AÇÃO

-

REAÇÃO

F

ORÇAS IMPORTANTES NA MECÂNICA



Força normal

F

ORÇAS IMPORTANTES NA MECÂNICA

Tensão ou tração de fios

L

EI DE

H

OOKE

F

ORÇA ELÁSTICA NA MOLA

F

ORÇA DE ATRITO ESTÁTICO

Se, mesmo empurrando um corpo, ele não se move, a força de atrito

que age no corpo é chamada de força de atrito estático.

Enquanto o corpo não se move, o módulo da força de atrito estático é igual ao módulo da força que tenta colocar o corpo em movimento, até o limite de:

F

F_{at (e)}

F

ORÇA DE ATRITO CINÉTICO

(

OU DINÂMICO

)

Se empurramos um corpo com uma força maior que a força de

atrito estático máxima, o corpo entra em movimento.

A força que passa a atuar no corpo é chamada de

força de atrito cinético e é dada por:

3 Força de atrito

F

ORÇA E ACELERAÇÃO

,

COM VARIAÇÃO DE MASSA

Para uma mesma força resultante, corpos de menor massa (menor

inércia) adquirem maior aceleração.

Para uma mesma aceleração, corpos de maior massa (maior

inércia) exigem maior força resultante.

F

ORÇA E ACELERAÇÃO

,

COM VARIAÇÃO DE MASSA

P

LANO INCLINADO COM ATRITO



O sentido do atrito depende do movimento do corpo e das forças nele aplicadas.



O valor da força normal depende do peso do corpo e da inclinação do plano.



O valor da força de atrito é produto do coeficiente de atrito cinético e da força normal.

Bloco parado ou subindo. Bloco descendo.

S

ISTEMAS DE UMA E DE DUAS POLIAS

Permitem que se levante um objeto usando uma força menor que o peso do objeto.

E

SPELHOS ESFÉRICOS

- I

NTRODUÇÃO



Os espelhos esféricos são calotas esféricas polidas.

Convexo Polido por fora Côncavo

C

E

SPELHOS

E

SFÉRICOS

– E

LEMENTOS

 Centro de Curvatura (C): É o centro

da superfície esférica.

 Raio de Curvatura (R): É o raio da

superfície esférica.

 Vértice (V): É o pólo da calota

esférica.

 Eixo Principal (E.P.): É a reta

definida pelo centro de curvatura e pelo vértice.

 Eixo Secundário (E.S.): É qualquer

reta que passa pelo centro de curvatura mas não passa pelo vértice.

 Ângulo de Abertura ( ): É o ângulo

plano determinado pelos eixos secundários que passam por pontos diametralmente opostos do contorno do espelho. R E.P. E.S. V

E

SP

. E

SFÉRICOS

– C

ONDIÇÕES DE

G

AUSS



Os espelhos devem ter um pequeno ângulo de abertura

(10º).



Os raios incidentes sobre o espelho devem ser paralelos ou

pouco inclinados em relação ao eixo principal e próximos

do mesmo.



Todos os espelhos esféricos obedecem às condições de

Gauss.

Não satisfaz as condições de

C C

F

OCOS DOS

E

SP

.

ESFÉRICOS

 Nos espelhos esféricos quando um feixe de raios luminosos incide

paralelamente ao eixo principal, as direções dos raios refletidos passam, necessariamente, por um mesmo ponto do eixo principal denominado Foco Principal ( F ).

F _F

Espelho côncavo

Foco Real

Espelho convexo

Esp. convexo C F V Esp. côncavo C F V

E

SP

. E

SFÉRICOS

– R

AIOS

N

OTÁVEIS



O raio de luz que incide na direção do centro

de curvatura reflete-se sobre si mesmo

Esp. côncavo C F V Esp. côncavo C F V Esp. côncavo C F V

• O raio de luz que incide paralelo ao eixo

principal reflete-se na direção do foco

principal

Esp. convexo C F V Esp. convexo C F V Esp. convexo C F V

• O raio de luz que incide na direção do foco

principal reflete-se paralelo ao eixo principal

• O raio de luz que incide sobre o vértice reflete

O

C F V

I

Formação das Imagens – Esp. côncavo

• Objeto real situado no infinito.

• Imagem:

 Real  em F

F

ORMAÇÃO DAS

I

MAGENS

– E

SP

.

CÔNCAVO



Objeto real situado antes do centro de curvatura.

C F V

O

I

• Imagem:

 real, invertida e menor  Entre C e F

F

ORMAÇÃO DAS

I

MAGENS

– E

SP

.

CÔNCAVO



Objeto real situado sobre o centro de curvatura.

C F V

O I

• Imagem:

 real, invertida e igual  em C

Formação das Imagens – Esp. côncavo

• Objeto real situado entre o centro e o foco.

C F V

O I

• Imagem:

 real, invertida e maior  Depois de C

Formação das Imagens – Esp. côncavo

• Objeto real situado sobre o foco.

C F V O I • Imagem:  imprópria  No infinito

Formação das Imagens – Esp. côncavo

• Objeto real situado entre o foco e o vértice.

C F V

O

• Imagem:

 Virtual, direita e maior  “atrás do espelho”

F

ORMAÇÃO DAS

I

MAGENS

– E

SP

.

CONVEXO



Objeto real na frente do espelho

C F V O I • Imagem:

 Virtual, direita e menor  “atrás do espelho”

Esp. esféricos – Estudo

Analítico

Equação de Gauss

Convenção de sinais:

Real  +

Virtual  −

f = distância focal p = distância do objeto ao vértice. p’ = distância da imagem ao vértice. R = raio do espelho.

'

1

1

1

p

p

f

₂

R

f

Esp. Esféricos – Estudo

Analítico

Ampliação ou Aumento Linear

Transversal

p

p

O

I

A

'

Exercícios

 Um observador, situado a 60cm de um espelho esférico, vê sua imagem

direita e ampliada duas vezes. Determine a distância focal e o tipo do espelho.

espelho?

de

tipo

?

2

2

virtual

Im.

direita

Imagem

60

f

O

I

O

I

cm

p

côncavo

Esp.

)

(

120

120

1

1

120

1

2

1

120

1

60

1

1

'

1

1

1

120

60

2

'

virtual

Im.

2

'

2

'

'

f

cm

f

f

f

f

p

p

f

cm

p

p

p

p

p

p

p

O

I

Exercícios

 Utiliza-se um espelho esférico côncavo, de 60cm de raio, para

projetar sobre uma tela a imagem de uma vela ampliada em 5 vezes. Qual a distância da vela ao espelho?

?

5

5

real

Im.

projetada

Im.

60

p

O

I

O

I

cm

R

cm

p

p

p

p

p

p

p

f

cm

R

f

p

p

p

p

p

p

O

I

36

5

6

30

1

5

1

5

30

1

5

1

1

30

1

'

1

1

1

real

foco

30

2

60

2

real

Im.

5

'

5

´

´

Exercícios

 Dois espelhos côncavos são colocados um em frente ao outro,

com seus pontos focais localizados sobre uma mesma reta. Considerando os raios luminosos indicados na figura, quais as distâncias focais dos espelhos 1 e 2 ?

24cm 36cm espelho 1 espelho 2 C₁ R₁ f₂ F₂

cm

f

cm

f

R

f

36

12

2

24

2

2 1 1 1

Exercícios

 Uma vela acesa é colocada em frente a um espelho convexo de

distância focal 20cm, perpendicularmente ao seu eixo principal e a 20cm do seu vértice. Tendo a vela 10cm de comprimento, qual as características da imagem formada?

direita

Im.

virtual

Im.

5

20

)

10

(

10

´

virtual)

(Im.

10

'

'

1

20

1

20

1

'

1

1

1

10

20

convexo)

(esp.

20

cm

I

I

p

p

O

I

cm

p

p

p

p

f

cm

O

cm

p

cm

f

Prof. Elano

Física

GERADOR ELÉTRICO

Dispositivo que transforma uma certa

forma de energia em energia elétrica.

SÍMBOLO DO GERADOR

E i + -r

FORÇA ELETROMOTRIZ (E)

É a ddp total do gerador.

E

EQUAÇÃO DO GERADOR

GRÁFICO DO

GERADOR

A

SSOCIAÇÃO DE GERADORES

A

SSOCIAÇÃO DE GERADORES

L

EI DE

P

OUILLET

•Como a diferença de potencial entre os terminais do gerador UAB = E – ri é a mesma do resistor UAB = R . i, comparamos as duas expressões e

obtemos:

L

EI DE

P

OUILLET

(A

PLICAÇÃO

)

•Aplicação

Um gerador está ligado como indica a figura. Com a chave Ch aberta, a corrente que o atravessa é de 10A; com a chave fechada, a corrente passa a ser de 16A. Determine a resistência interna r e a fem E do gerador.

L

EI DE

P

OUILLET

(A

PLICAÇÃO

)

• Solução:

Com a chave aberta:

• Solução:

L

EI DE

P

OUILLET

(A

PLICAÇÃO

)

• Solução:

•Igualando (eq. 1) e (eq. 2): 10(3 + r) = 16(1,5 + r) r = 1 . Substituindo-se em (eq. 1), vem: E = 10(3 + 1) E = 40V

R

1

R

2

R

3

i

-i1

i2

i3

1 - SÉRIE

RESUMO

ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

2- PARALELO

R

1

R

2

R

3

U

+

-RESUMO

ASSOCIAÇÃO EM PARALELO