FÍSICA

1º Ano do Ensino Médio

Professor: Diones Charles

ENSINO MÉDIO

CAPÍTULO 1Introdução à Física

FÍSICA

RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO. Os Fundamentos de Física - Mecânica. São Paulo: Moderna, 2007.

• O ser humano sempre se preocupou em entender e dominar o Universo que o cerca;

• Interessou-se em explicar, por exemplo, o som de um trovão, a luz de um relâmpago, por que os corpos têm cores diferentes, como é o movimento da Lua em relação à Terra, como são os movimentos dos objetos nas proximidades da superfície terrestre;

• Todas essas questões, por mais diferentes que sejam, são estudadas em Física, uma ciência tão presente em nossas vidas que não podemos desprezá-la.

1. Introdução à Física

Ciência e Tecnologia

• A palavra Física (do grego: physis) significa Natureza.

• É a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais.

• Portanto, a Física poder ser definida como uma ciência que busca descrever os fenômenos que ocorrem na Natureza e prever a sua ocorrência, procurando atualmente não mais oferecer uma imagem da Natureza, mas sim uma imagem da relação do ser humanos com a Natureza.

2. O que é a Física?

FÍSICA CLÁSSICA

Mecânica Clássica: estudo do movimento das partículas e dos fluídos. Subdividida em: cinemática, estática, dinâmica, fluídos e ondulatória.

Termodinâmica: estudo da temperatura, do calor e seus efeitos e das propriedades de agregação dos sistemas múltiplos de partículas.

Óptica: é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados à luz.

3. Ramos da Física

Eletromagnetismo: estudo da eletricidade, do magnetismo e das ondas eletromagnéticas.

FÍSICA MODERNA

Mecânica Quântica: estudo do mundo microscópico do átomo e das partículas elementares.

Relatividade Especial (Restrita): reformulação dos conceitos de espaço, tempo e energia com o estudo do comportamento de partículas em alta velocidade.

Relatividade Geral: estudo das relações entre força gravitacional e as propriedades geométrica do espaço.

Todos os corpos existentes na Natureza são qualidades definidas de matéria. Por exemplo: a madeira é matéria e uma mesa é um corpo; a borracha é matéria é um pneu de borracha é um corpo.

A matéria e, portanto, todos os corpos do Universo são constituídos por pequenas unidades denominadas átomos.

Um modelo mais simples, proposto pelo físico Ernest Rutherford (1871-1937), estabelece que cada átomo é constituído de um núcleo central (prótons e nêutrons), e pela eletrosfera, constituída pelos elétrons.

4. O Universo

Visão simplificada do átomo. Há um número grande de outras partículas, com por exemplo, pósitrons, mésons, neutrinos, quarks.

Átomo

Os átomos, por sua vez, formam outros agregados: as moléculas.

O campo de estudo da Física abrange todo o Universo: desde a escala microscópica, relacionada às partículas que formam o átomo, até a escala macroscópica, que diz respeito aos planetas, às estrelas e às galáxias.

A matemática ajuda muito a Física, sintetizando a compreensão dos fenômenos. Uma fórmula matemática que resume um fenômeno físico constitui uma ajuda para a compreensão desse fenômeno.

5. Física e Matemática

Método experimental ou científicoTrata-se de um processo de pesquisa que segue uma determinada

sequência de etapas. São elas:

• Observação: Como o próprio diz, é a visualização de um fato (ou fenômeno);

• Problematização: Corresponde à execução de questionamentos sobre o fato observado;

• Formulação da hipótese: A hipótese nada mais é do que uma possível explicação para o problema.

• Experimentação: Etapa em que o pesquisador realiza experiências para provar (ou negar) a veracidade de sua(s) hipótese(s).

Uma hipótese confirmada nas experimentações passa a ser denominada de lei científica.  A um conjunto de leis que explicam um determinado fenômeno (ou grupo deles) chamamos de teoria.

6. Métodos em Física

Para melhor conhecer as grandezas envolvidas num fenômeno, a Física recorre a medidas.

• O metro (símbolo: m) é a unidade fundamental de comprimento do Sistema Internacional de Unidades (SI)*. Admite múltiplos, com o quilômetro (km) e submúltiplos, como centímetro (cm) e o milímetro (mm).

• Outra unidade importante em nosso estudo é a unidade fundamental de tempo do SI: o segundo (símbolo: s). O segundo admite múltiplos, como o minuto (min) e a hora (h), e submúltiplos, como o milissegundo, o microssegundo e o nanosegundo.

*SI é o Sistema de unidade oficialmente adotada no Brasil, estabelecida em 1960, durante a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas.

7. Medida de comprimento e tempo

Comprimento Tempo

é uma medida (ou quantidade) específica de determinada grandeza física usada para servir de padrão para outras medidas.

Unidades de medida

Sistema Internacional de Unidades – SI.

Unidades suplementares

Grandeza Unidade Símbolo

Área metro quadrado m²Volume metro cúbico m³

Número de onda por metro 1/m

Densidade de massa quilograma por metro cúbico kg/m³

Concentração mol por metro cúbico mol/m³

Volume específico metro cúbico por quilograma m³/kg

Velocidade metro por segundo m/s

Aceleração metro por segundo ao quadrado m/s²

Densidade de corrente ampère por metro ao quadrado A/m²

Campo magnético ampère por metro A/m

O SI adota alguns prefixos para simbolizar algumas potências de 10.

Prefixos do SI

Os algarismos significativos de uma medida são os algarismos corretos e o primeiro duvidoso..

8. Algarismos significativos

Multiplicação ou uma divisão

Como o primeiro fator tem três algarismos significativos (2,31) e o segundo tem dois (1,4), apresentamos o resultado com dois algarismos significativos, ou seja: 3,2.

Adição ou na subtração

Assim temos 6,4.

9. Operações com algarismos significativos

Utilizar a notação científica significa exprimir uma número da seguinte forma:

Exemplos:

10. Notação científica

Determinar a ordem de grandeza de uma medida consiste em fornecer, como resultado, a potência de 10 mais próxima do valor encontrado para a grandeza:

Exemplo:Raio da Terra igual a 6,37x106 mDistância da Terra ao Sol igual a 1,49 x1011 m

11. Ordem de grandeza

Transformação de medidas

Praticando

Exemplo1) Um espetáculo musical têm início exatamente às 21h

15min 25s e termina às 23h 28min 15 s. Determine a duração desse espetáculo.