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

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

2 MEDIR 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. Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 2 - (slide 2/46)

3 IMPORTÂNCIA DO SI Clareza de entendimentos internacionais (técnica, científica)... Transações comerciais... Garantia de coerência ao longo dos anos... Coerência entre unidades simplificam equações da física...

4 AS SETE UNIDADES DE BASE Grandeza símbolo unidade Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundo s Corrente elétrica ampere A Temperatura kelvin K Intensidade luminosa candela cd Quantidade de matéria mol mol

5 UNIDADES 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 m 2 m 3 m/s m/s 2 rad/s rad/s 2 kg/m 3 A/m A/m 3 mol/m 3 cd/m 2

6 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/m 2 N. m J/s W/A C/V V/A A/V V. S Wb/m 2 Wb/A cd/sr lm/m 2 J/kg J/kg s -1 m. kg. s -2 m -1. kg. s -2 m 2. kg. s -2 m 2. kg. s -3 s. A m 2. kg. s -3. A -1 m -2. kg -1. s 4. A 2 m 2. kg. s -3. A -2 m -2. kg -1. s 3. A 2 m 2. kg. s -2. A -1 kg. s -2. A -1 m 2. kg. s -2. A -2 cd cd. m -2 s -1 m 2. s -2 m 2. s -2

7 MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS Fator Nome do prefixo Símbolo Fator Nome do prefixo Símbolo yotta zetta exa peta tera giga mega quilo hecto deca Y Z E P T G M k h da deci centi mili micro nano pico femto atto zepto yocto d c m n p f a z y

8 UNIDADES EM USO COM O SI Grandez a Unidad e Símbol o Valor nas unidades do SI tempo minuto min 1 min = 60 s hora h 1 h = 60 min = 3600 s dia d 1 d = 24 h ângulo grau 1 = ( /180) minuto ' 1' = (1/60) = ( /10 800) rad segundo " 1" = (1/60)' = ( / ) rad volume litro l, L 1 L = 1 dm 3 = 10-3 m 3 massa tonelada t 1 t = 10 3 kg pressão bar bar 1 bar = 10 5 Pa temperatura grau C C = K - 273,16 Celsius

9 GRAFIA 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).

10 VOCÊ PRECISA SABER! As forças (F 1, F 2,... F n ) são grandezas vetoriais. Têm: Direção Sentido Intensidade 1 1 a lei de Newton: inércia

11 FORÇA 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)

12 Primeira lei de Newton 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.

13 Equilíbrio dinâmico Equilíbrio estático

14 Por que é comum associarmos a inércia à preguiça?

15 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?

16 PESO 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. 1 1 a lei de Newton: inércia

17 FELIPE RODRIGUEZ/ ALAMY/OTHER IMAGES AÇÃO E REAÇÃO Tipos de interação: de contato de campo 2 3 a lei de Newton: ação e reação

18 PAR AÇÃO-REAÇÃO 2 3 a lei de Newton: ação e reação

19 FORÇAS IMPORTANTES NA MECÂNICA Força normal 2 3 a lei de Newton: ação e reação

20 FORÇAS IMPORTANTES NA MECÂNICA Tensão ou tração de fios 2 3 a lei de Newton: ação e reação

21 LEI DE HOOKE 2 3 a lei de Newton: ação e reação

22 FORÇA ELÁSTICA NA MOLA 2 3 a lei de Newton: ação e reação

23 FORÇA 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. F F at (e) 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: 3 Força de atrito

24 FORÇA 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

25 FORÇA E ACELERAÇÃO, COM VARIAÇÃO DE MASSA Para uma mesma força resultante, corpos de menor massa (menor inércia) adquirem maior aceleração. 4 2 a lei de Newton: corpos acelerados

26 FORÇA E ACELERAÇÃO, COM VARIAÇÃO DE MASSA Para uma mesma aceleração, corpos de maior massa (maior inércia) exigem maior força resultante. 4 2 a lei de Newton: corpos acelerados

27 PLANO 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. 1 Aplicações das leis de Newton

28 SISTEMAS DE UMA E DE DUAS POLIAS Permitem que se levante um objeto usando uma força menor que o peso do objeto. 1 Aplicações das leis de Newton

29 ESPELHOS ESFÉRICOS - INTRODUÇÃO Os espelhos esféricos são calotas esféricas polidas. Côncavo Polido por dentro Convexo Polido por fora

30 ESPELHOS ESFÉRICOS ELEMENTOS Centro de Curvatura (C): É o centro da superfície esférica. Raio de Curvatura (R): É o raio da superfície esférica. C R E.S. V E.P. 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.

31 ESP. ESFÉRICOS CONDIÇÕES DE GAUSS 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 Gauss Satisfaz as condições de gauss

32 FOCOS DOS ESP. 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 ). C F F C Espelho côncavo Espelho convexo Foco Real Foco Virtual

33 ESP. ESFÉRICOS RAIOS NOTÁVEIS Esp. côncavo Esp. convexo C F V V F C O raio de deluz luz que que incide incide sobre na na paralelo odireção vértice doao centro reflete eixo foco principal simetricamente de curvatura reflete-se reflete-se emparalelo relação na sobre ao direção eixo si mesmo principal do foco principal

34 Formação das Imagens Esp. côncavo Objeto real situado no infinito. O I C F V Imagem: Real em F

35 FORMAÇÃO DAS IMAGENS ESP. CÔNCAVO Objeto real situado antes do centro de curvatura. O C F V I Imagem: real, invertida e menor Entre C e F

36 FORMAÇÃO DAS IMAGENS ESP. CÔNCAVO Objeto real situado sobre o centro de curvatura. O I C F V Imagem: real, invertida e igual em C

37 Formação das Imagens Esp. côncavo Objeto real situado entre o centro e o foco. O I C F V Imagem: real, invertida e maior Depois de C

38 Formação das Imagens Esp. côncavo Objeto real situado sobre o foco. O C F V I Imagem: imprópria No infinito

39 Formação das Imagens Esp. côncavo Objeto real situado entre o foco e o vértice. O I C F V Imagem: Virtual, direita e maior atrás do espelho

40 FORMAÇÃO DAS IMAGENS ESP. CONVEXO Objeto real na frente do espelho O I V F C Imagem: Virtual, direita e menor atrás do espelho

41 Esp. esféricos Estudo Analítico Equação de Gauss f f p p' 2 Convenção de sinais: Real + Virtual R f = distância focal p = distância do objeto ao vértice. p = distância da imagem ao vértice. R = raio do espelho.

42 Esp. Esféricos Estudo Analítico Ampliação ou Aumento Linear Transversal A I O p' p A = Ampliação, é um número adimensional.

43 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. p 60cm Imagem direita I 2 O I O 2 Im. virtual I O p' p' 2 2 p' p p 60 Im. p' p 2 virtual 120cm f? tipo de espelho? 1 f 1 p 1 p' 1 f f f f 120cm f ( ) Esp. côncavo

44 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? R Im. I p 60cm projetada? 5 O I O Im. 5 real f 1 f I O p' R 2 1 p p' 5 5 p p 5 p 1 p p p p Im. real 30cm cm foco real 1 p p 1 5 p

45 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? espelho 1 espelho 2 C 1 F 2 R 1 f 2 f 1 f f 1 2 R cm 36cm 24cm 36cm

46 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? f p O 20cm 20cm 10cm (esp.convexo) 1 f 1 p 1 p' p' p' 10cm (Im. virtual) I O p p I 10 ( 10) 20 I 5cm Im. virtual Im. direita

47 Prof. Elano Física

48 GERADOR ELÉTRICO Dispositivo que transforma uma certa forma de energia em energia elétrica.

49 SÍMBOLO DO GERADOR r - + E i

50 FORÇA ELETROMOTRIZ (E) É a ddp total do gerador. U E

51 EQUAÇÃO DO GERADOR U = E r.i

52 GRÁFICO DO GERADOR

53 Potências no gerador

54 ASSOCIAÇÃO DE GERADORES Série

55 ASSOCIAÇÃO DE GERADORES Paralelo (Geradores Iguais)

56 LEI DE POUILLET 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: E ri = Ri E = R. i + ri E = (R + r). i

57 LEI DE POUILLET (APLICAÇÃO) 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.

58 LEI DE POUILLET (APLICAÇÃO) Solução: Com a chave aberta: Solução: Com a chave fechada:

59 LEI DE POUILLET (APLICAÇÃO) 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

60 1 - SÉRIE R 1 R 2 R 3 i1 i2 i3 i -

61 RESUMO ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE I=CONSTANTE U=U1+U2+U3 R eq =R1+R2+R3

62 2- PARALELO R 1 R 2 R 3 U - +

63 RESUMO ASSOCIAÇÃO EM PARALELO U = constante I = i1 + i2 + i3 1/R eq =1/R1+1/R2+1/R3