INTRODUÇÃO A FÍSICA UMA CIÊNCIA NATURAL

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1 INTRODUÇÃO A FÍSICA UMA CIÊNCIA NATURAL

2 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.

3 Ciência Natural - CN CN é o conjunto de conhecimentos usados para explicar fenômenos que ocorrem na natureza

4 Ramos da CN Química: se ocupa do estudo da matéria em uma escala molecular Física (ciência dos fundamentos) Biofísica Biologia: estuda fenômenos ligados aos organismos vivos Física: aborda os aspectos mais simples e fundamentais da natureza, como o movimento, as forças, a energia, o calor, a luz, o som, etc. Físicoquímica CIÊNCIA NATURAL Química (ciência da Bioquímica matéria) Biologia (ciência da vida)

5 O QUE É FÍSICA? Por um longo período, as ciências formaram uma grande unidade conhecida como Filosofia Natural. A distinção entre a Física, a Química e as Ciências Biológicas começou a tornar-se mais evidente há cerca de dois séculos.

6 FENOMENOS - FÍSICOS X QUÍMICOS Define-se fenômeno toda alteração que ocorre na matéria, como exemplo temos: solidificação da água, alimentos em degradação, papel em combustão, etc. Mas qual seria a diferença entre fenômeno físico e químico? Um fenômeno físico não altera a composição da matéria, ou seja, aconteça o que for a matéria será a mesma. Já nos fenômenos químicos, a alteração ocorre na natureza da matéria.

7 FÍSICA CLASSICA E MODERNA A física clássica descreve a maioria dos estudos anteriores ao início do século 20. Ela envolve, tipicamente, conceitos de física de grande porte e seus ramos incluem termodinâmica, eletricidade e magnetismo, mecânica, luz e ótica e som. Já a física moderna está mais preocupada com o mundo microscópico das partículas. Estudada a partir do início do século 20, a física moderna inclui mecânica quântica, a física molecular, física nuclear, física de partículas, física atômica, relatividade, física da matéria condensada, nanofísica e cosmologia.

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9 MIKE STEVE THEISS/NATIONAL MCALISTER/THE RALPH KOEHLER/REUTERS/LATINSTOCK IMAGE GEOGRAPHIC/GETTY DARREN BANK/GETTY BAKER/SHUTTERSTOCK IMAGES O campo de estudo da Física Clássica é geralmente dividido em cinco grandes áreas: Eletricidade Ondas Mecânica Óptica Geométrica e Magnetismo As descargas elétricas A Mecânica é atmosféricas capaz de explicar são e movimentações prever Os os raios movimentos de X, usados cargas dospara a elétricas corpos, entre Medicina, como o solo a queda e são as ondas A óptica geométrica é capaz de nuvens. (Kansas, deste capazes EUA), motociclista, de 2006 atravessar explicar o funcionamento de um Valência, Itália, o corpo 2009 humano. microscópio como o da foto.

10 PHOTORESEARCHERS/LATINSTOCK HULTON-DEUTSCH COLLECTION/CORBIS/LATINSTOCK SCIENCE SOURCE/PHOTORESEARCHERS/LATINSTOCK A Física Moderna, que teve início com as teorias elaboradas durante o século XX por Albert Einstein, Niels Bohr e Max Planck, abrange: a Relatividade, a Física da Matéria Condensada, a Física Nuclear e a Astrofísica, assim como o estudo das partículas elementares e da estrutura atômica. Albert Einstein ( ) Niels Bohr ( ) Max Planck ( )

11 MAURICIO SIMONETTI/PULSAR IMAGENS A Física está presente em todos os momentos de nossa vida e em tudo o que nos rodeia. Procure identificar, na foto a seguir, elementos relacionados com a Física. Ponte Juscelino Kubitschek sobre o Lago Paranoá, Brasília, 2005

12 MÉTODO EXPERIMENTAL OU CIENTÍFICO Trata-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.

13 GRANDEZAS E UNIDADES DE MEDIDA Ao estudarmos conteúdos relacionados com a Física, muitas vezes, deparamonos com a palavra grandeza definindo termos científicos, como velocidade, aceleração, força, tempo etc. Uma grandeza é tudo aquilo que pode ser medido e possibilita que tenhamos características baseadas em informações numéricas e/ou geométricas. Podemos entender por unidade de medida o padrão escolhido para a medida de uma grandeza

14 GRANDEZAS ESCALARES E VETORIAIS Grandezas escalares: São aquelas definidas apenas por um número seguido de uma unidade de medida. Essas grandezas precisam apenas da informação do módulo (valor numérico) para serem completamente caracterizadas. São os casos, por exemplo, do tempo, temperatura e massa. Grandezas vetoriais: Para a completa caracterização de uma grandeza vetorial, são necessárias três informações: módulo (valor numérico), direção e sentido. Como exemplo de grandezas vetoriais, podemos citar a força, velocidade, aceleração etc. O vetor é o segmento de reta orientado que representa as grandezas vetoriais.

15 UNIDADES FUNDAMENTAIS DO SISTEMA INTERNACIONAL SI COMPRIMENTO Metro m MASSA quilograma kg TEMPO segundo s CORRENTE ELÉTRICA ampère A TEMPERATURA TERMODINÂMICA kelvin K QUANTIDADE DE MATÉRIA mol mol INTENSIDADE LUMINOSA candela cd

16 PRINCIPAIS PREFIXOS DO SI UTILIZADOS EM FÍSICA Prefixo Símbolo Fator pelo qual a unidade é multiplicada giga G 10 9 = mega M 10 6 = quilo k 10 3 = hecto h 10 2 = 100 deca da 10 1 = 10 deci d = 10 = 0,1 centi c = 100 = 0,01 mili m = = 0,001 micro m = = 0, nano n = = 0, pico p = = 0,

17 Quando usamos a notação científica para representar um número N qualquer, devemos escrevê-lo na forma: NOTAÇÃO CIENTÍFICA N = m 10 n, em que 1 m < 10 e n é um número inteiro. Veja alguns dados abaixo: A velocidade do som no ar é de, aproximadamente, 340 m/s; A velocidade da luz no vácuo é de, aproximadamente, m/s; A carga elétrica do elétron é de 0, C A massa do elétron é de 0, kg

18 ORDEM DE GRANDEZA A ordem de grandeza de um número N é, por definição, a potência de 10, de expoente inteiro, que mais se aproxima desse número. Para determinar a ordem de grandeza de um número N: 1. Devemos, inicialmente, escrever o número N na forma de notação científica: N = m 10 n, com 1 m < 10, isto é, 10 0 m < A seguir, devemos comparar o valor de m com 10 0,5 3, A partir dessa comparação, teremos: Se m < 3,16, então a ordem de grandeza de N é 10 n ; Se m > 3.16, então a ordem de grandeza de N é 10 n+1.

19 EXEMPLO 1 Um retângulo mede 30 cm de largura e 40 cm de comprimento, Calcule sua área em m², e expresse o resultado em notação científica exibindo a ordem de grandeza.

20 EXEMPLO 2 (UFF) A luz proveniente do Sol demora, aproximadamente, 8 minutos para chegar à Terra. A ordem de grandeza da distância entre esses dois astros celestes, em km, é: DADO: Velocidade da luz = 3x10 5 Km/s. (use D = v.t) a) 10 3 b) 10 6 c) 10 8 d) e) 10 5

21 EXEMPLO 3 (UERJ) O acelerador de íons pesados relativísticos de Brookhaven (Estados Unidos) foi inaugurado com a colisão entre dois núcleos de ouro, liberando uma energia de 10 trilhões de elétrons-volt. Os cientistas esperam, em breve, elevar a energia a 40 trilhões de elétrons- volt, para simular as condições do Universo durante os primeiros microssegundos após o Big Bang. (Ciência Hoje, setembro de 2000) Sabendo que 1 elétron-volt é igual a 1, joules, a ordem de grandeza da energia, em joules, que se espera atingir em breve com o acelerador de Brookhaven é: a) 10 8 b) 10 7 c) 10 6 d) 10 5 e) 10 4

22 NO LIVRO Resolver as questões 01 04, páginas 117 e 118 mais a questão: 5º) Recentemente a agência espacial americana NASA descobriu um planeta com características semelhantes às da Terra. Esse planeta foi chamado de Kepler-186f e encontra-se a 500 anos-luz da Terra. Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é de 3x10 8 m/s, determine a ordem de grandeza da distância do novo planeta até a Terra em km. a) b) c) d) e) 10 18