Curso Física 1. Aula -1. Introdução, Generalidades

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1 Curso Física 1 Aula -1 Introdução, Generalidades

2 Prof. Rudnei O. Ramos Sala 3006 E homepage para o curso:

3 Ementa 0. Introdução e Generalidades Unidades, notação, estimativas e ordens de grandeza 1. Movimento unidimensional Velocidade média e velocidade instantânea. Movimento uniforme. Aceleração média e aceleração instantânea. Movimento uniformemente acelerado. Integração das equações de movimento. 2. Movimento bi- e tridimensionais Vetores. Velocidade e aceleração vetoriais. Velocidade média e velocidade instantânea. Movimento dos projéteis. Movimento circular. Movimento relativo.

4 3. Dinâmica de uma partícula As leis de Newton. Aplicações das leis de Newton. Forças de atrito. Trabalho e energia. Energia mecânica. Teorema da conservação da energia mecânica. Forças conservativas e forças dissipativas. Potência.

5 4. Sistemas de partículas Momento Linear. Centro de Massa. Conservação do momento linear para um sistema de partículas. Impulso e Colisões 5. Corpos rígidos Movimento de rotação de corpos rígidos Torque e momento angular Momento de inércia. Energia cinética de um corpo rígido. Rolamento

6 Alguns livros textos sugeridos: FUNDAMENTOS DE FÍSICA VOL. 1 - MECÂNICA DAVID HALLIDAY / ROBERT RESNICK / JEARL WALKER Editora LTC, Edição 9ª ED 2012 CURSO DE FÍSICA BÁSICA VOL. 1-5ª EDIÇÃO HERCH MOYSÉS NUSSENZVEIG Editora Blucher FISICA 1 - MECANICA SEARS, FRANCIS / YOUNG, HUGH D./ FREEDMAN, ROGER A./ ZEMANSKY, MARK WALDO Editora PEARSON EDUCATION

7 Notas de Aula e listas de exercícios disponíveis na página do curso ( ) Avaliações Duas provas regulares (P1 e P2): P1: tópicos 1,2,3 (menos forças dissipativas e potência) dia 10/10 P2: tópicos 3 (forças dissipativas e potência), 4 e 5 dia 28/11 Prova de reposição PR (toda a matéria do curso) dia 05/12 Prova Final PF (toda a matéria do curso) dia 12/12

8 Cálculo da Média e Critério de Aprovação: Média Teoria (MT) = [ P1 (ou PR) + P2 (ou PR) ]/2 Média Parcial (MP) = ( MT * 2 + Mlab )/3 Se MP >= > aprovado --> Média Final (MF) = MP Se 4.0 <= MP < > deve fazer prova final (PF) (*) Se MP < > reprovado (*) Para alunos fazendo prova final (PF): MF = (MP + PF)/2 Se MF >= > aprovado Se MF < > reprovado Atenção: alunos com mais de 25 % de faltas estarão automaticamente reprovados por faltas (RF).

9 O que fazer se tiver dúvidas? Consulte os monitores de Física 1 (consulte quadro de monitores na secretária do DFT) Tire as dúvidas com o professor

10 Física e Mecânica: A física trata da natureza e propriedades da matéria e energia. A linguagem utilizada é a matemática. A física é baseada em observações experimentias e em medidas quantitativas. O estudo da física pode ser dividido em 6 áreas principais: Mecânica Clássica Eletromagnetismo Ótica Relatividade Termodinâmica e física estatística Mecânica Quântica A mecânica clássica trata com o movimento e equilíbrio de corpos materias e a ação de forças.

11 Mecânica Clássica (ou mecânica Newtoniana) A mecânica clássica trata com o movimento de objetos Mecânica clássica: Teoria que prediz qualitativamente & quantitativamente os resultados para experimentos envolvendo objetos e que NÃO são: Muito pequenos: átomos e partículas sub atômicas (Mecânica Quântica) Muito rápidos: objetos se movendo com velocidades próximas da velocidade da luz (Relatividade Especial) Muito densos (massivos): corpos estelares extremamente massivos (buracos negros), Universo em seu início (Universo primordial) (Relatividade Geral) Mecânica clássica lida com o movimento de objetos que são grandes relativamente a átomos e que se movem com velocidades muito menores que a velocidade da luz

12 Medidas e Unidades Ser quantitativo em Física requer realizar medidas Qual é a sua altura?

13 Medidas e Unidades Ser quantitativo em Física requer realizar medidas Qual é a sua altura? Qual é o seu peso (massa)? Altura: 1.79 m Peso: 73 kg

14 Medidas e Unidades Ser quantitativo em Física requer realizar medidas Qual é a sua altura? Qual é o seu peso (massa)? Altura: 1.79 m Peso: 73 kg Número + Unidade

15 Medidas e Unidades Ser quantitativo em Física requer realizar medidas Qual é a sua altura? Qual é o seu peso (massa)? Altura: 1.79 m Peso: 73 kg Número + Unidade comprimento é 6. : não tem sentido físico Ambos números e unidades são necessários para qualquer quantidade física relevante

16 Tipos de quantidades envolvidas na mecânica: Muitas quantidades podem ser medidas: distância, rapidez, energia, tempo, força, etc Estas quantidades podem estar relacionadas uma com a outra, por exemplo: rapidez ou velocidade = distância / tempo Três quantidades básicas na mecânica: COMPRIMENTO MASSA TEMPO Outras quantidades podem ser definidas em termos dessas

17 Unidades no SI para as 3 quantidades básicas Várias possíveis escolhas para as unidades de Comprimento, Massa e Tempo (por exemplo: sua altura é 1.73 m ou 5 pés e 8 polegadas, Massa de 69 kg ou 152 libras) In 1960, organismos de controle de padrões, define unidades do Système Internationale (SI) como, COMPRIMENTO: metro MASSA: quilograma TEMPO: segundo

18 Grandezas físicas, padrões e unidades: Sistemas métricos CGS e SI

19 Quantidades Fundamentais e o SI de Unidades comprimento metro m massa quilograma kg tempo segundo s corrente elétrica ampère A temperatura termodinâmica kelvin K intensidade luminosa candela cd mole mol quantidade de substância

20 Quantidades Fundamentais e o SI de Unidades comprimento metro m massa quilograma kg tempo segundo s corrente elétrica ampère A temperatura termodinâmica kelvin K intensidade luminosa candela cd mole mol quantidade de substância Porque se importar com o SI de unidades? Mars Climate Orbiter (1999):

21 Unidade de comprimento no SI: metro definições: Revolução Francesa (1792), definição: 1 metro = XY/ XY = distância do pólo norte ao equador (meridiano de Paris) 1797: Barra de platina-irídio 1960: 1 m = ,73 comprimentos de onda da transição 2p10-5d5 do kriptônio : Definição atual de 1 metro: distância percorrida pela luz no vácuo durante o tempo de 1/ segundos (c = m/s)

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25 Padrão de medida de tempo: Relógio: qualquer movimento periódico Nascer do sol: intervalo de um dia Sucessão das estações: intervalo de um ano. Outros movimentos celestes. Galileu usou suas pulsações como relógio. Movimento de um pêndulo. Frequência da luz emitida por átomos. Decaimento radioativo, usado para medir tempo em escala geológica. Irreversibilidade (nascimento vs morte): o tempo parece ter um sentido! (entropia).

26 Relógios precisos Determinação da longitude: fundamental para a navegação Comparar hora local (posição do Sol) com hora de Greenwich Terra gira 360⁰ em 24 horas, variação de uma hora desvio de 15⁰ de longitude. John Harrison, carpinteiro, século XVIII: melhora na metalurgia, melhores molas para relógios, 1 parte em 105.

27 Unidade de tempo no SI: segundo Até 1956, 1 s =1/86400 do dia solar médio (média sobre o ano de um dia) 1967: 13a Conferência Geral sobre Pesos e Medidas definiu 1s como períodos da luz emitida por um átomo de 133Cs (relógio atomico) 1999: NIST-F1, Padrão atual (relógio atômico) Definir unidades precisamente é uma ciência (importante, por exemplo, para GPS)

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29 Unidade de massa no SI: quilograma 1889: a 1a Conferência Geral sobre Pesos e Medidas definiu o padrão do quilograma como uma peça de Platina-Irídio, mantida no International Bureau of Weights and Measures (IBWM) em Paris. Copias são mantidas em vários outros paises. Um segundo padrão de massa: o átomo de ¹²C, ao qual se atribuiu uma massa de 12 unidades de massa atômica (u), sendo que : 1u = 1, ²⁷ kg

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32 Sistema de unidades usual nos Estados Unidos: pé, slug, segundo 1 milha = 1609 m = km 1 ft = m = cm 1 m = polegadas = pés 1 polegada = m = 2.54 cm 1 libra = kg 1 oz = g 1 slug = kg

33 Quandidades derivadas e unidades Multiplique e divida unidades como se fossem números Quantidades derivadas: area, velocidade, volume, densidade, etc area = comprimento X comprimento (unidade de area no SI unit= m²) volume = comprimento X comprimento X comprimento (unidade SI para volume = m³) velocidade = comprimento / tempo (unidades SI para velocidade = m/s) Densidade = massa / volume (unidades SI para densidade = kg/m³)

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35 V ~ 10⁷ m³

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37 Análise Dimensional

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