Universidade Federal do Maranhão - Campus Imperatriz Centro de Ciências Sociais, Saúde e Tecnologia Licenciatura em Ciências Naturais - LCN

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1 Universidade Federal do Maranhão - Campus Imperatriz Centro de Ciências Sociais, Saúde e Tecnologia Licenciatura em Ciências Naturais - LCN Física Módulo 1

2 No encontro de hoje... Medição Grandezas Físicas, Padrões e Unidades Conversão de Unidades Dimensões de Grandezas Físicas Notação científica

3 Grandezas Físicas Leis da física: grandezas diferentes (Ex. : massa, comprimento, força, temperatura...) Grandezas diferentes, significados diferentes! A importância de conhecer esta linguagem: Necessidade de transmitir conhecimento e comparar resultados experimentais com precisão. Padrões em Física. O que é um padrão? Para que servem os padrões??? Padrões devem ser invariáveis a mudanças no tempo e a mudanças no ambiente. São necessários padrões para todas as grandezas físicas???

4 Unidades: Quantificando a Física em termos dos padrões A medida entre dois pontos é de 12 metros. 12 metros = 12 x 1 metro 1 metro é uma unidade padrão de comprimento Todas as grandezas físicas devem ser expressas em unidades padrão.

5 Unidades: Quantificando a Física E quais são as unidades fundamentais para a Mecânica? Tempo Comprimento Massa A escolha das unidades padrão determinam um sistema de unidades. O sistema de unidades mais utilizado é o SI

6 A unidade padrão de tempo Qual a importância de medir o tempo? A unidade padrão de tempo: o segundo. Relógio: qualquer tipo de 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 morte!): o tempo parece ter uma direção (entropia).

7 A história do padrão do tempo Até 1956: 1 s = 1/86400 do dia solar médio 1956: padrão baseado no ano solar. 1967: 13 a Conf. Pesos e Medidas definiu 1s como períodos da radiação de uma transição atômica do Césio 133 (relógio atômico). 1999: NIST-F1, Padrão atual

8 A unidade padrão de comprimento International System(SI) Metro, kg 1797-Barra de platina 1859-Maxwell propõe o comprimento de onda da linha espectral amarela do sódio Tratado do metro. IBWM 1960-CIPM, ,73 comprimentos de onda da transição 2p 10 5d 5 do kriptônio (massa 86) 1983-Distância percorrida pela luz no vácuo em 1/ de segundo. A velocidade da luz é definida como c= m/s.

9 A unidade padrão de massa O padrão de massa é o único que permanece até hoje definido por um protótipo, o chamado Quilograma- Padrão. Ele consiste num cilindro de platina iridiada (que contém irídio...) cuja massa convencionou-se ser de 1 kg. Os múltiplos e submúltiplos são obtidos por comparação com o cilindro original.

10 As unidades Padrão do Sistema Internacional - SI Unidades do Sistema Internacional Nome Simbolo Quantidade metro m Comprimento kilograma kg Massa segundo s Tempo Unidades padrão para Mecânica ampere A Corrente elétrica kelvin K Temperatura termodinâmica mole mol Quantidade de substância candela cd Intensidade luminosa

11 Outros sistemas de Medidas Sistema CGS (centímetro, grama, segundo) Sistema Inglês 1 jarda = 0,9144 m 1 pé = 1/3 jarda = 0,3048 m 1 polegada (in) = 2.54 cm Tempo em segundos Força em Libra-Força

12 Conversão de Unidades. Toda grandeza física deve incluir um número e uma unidade. 52 kilos não quer dizer nada. É apenas um número. 1 kilo = 10 3 = 1000 logo 52 kilos = alguma coisa. Se essa coisa fosse peso, deveria conter a unidade, como 52 kilograma!!! Isso sim é uma unidade de massa. Muitas vezes, gostaríamos de converter essa unidade em outra.

13 Exemplo: Um carro percorreu uma determinada distância em 3 horas, se deslocando a uma velocidade de 80 km/h. Qual é a distância percorrida, em milhas, sabendo que 1 mi = 1,61 km A distância é o produto da velocidade v pelo tempo t x = vt = 80km 3 h = h 240km Como 1mi = 1,61 km, podemos dividir cada membro da equação por 1,61 km 1mi 1 1,61 km = Podemos multiplicar qualquer grandeza por 1, sem alterar seu valor... Logo, 1mi 240 km = 240km = 149mi 1,61 km

14 Notação Científica. Na física é comum utilizarmos números muito grandes ou muito pequenos. Nesta notação, um número se escreve como o produto entre 1 e 10 e uma potência de 10. Exemplo de potencias de 10: 10 2 = 100, 10 3 = 1000, 10 5 = Como escrever??? a) = 2,35x10 6, b) = 4,1x10 5 c) m (distância da terra ao sol) = 1,5 x m d) = 1,2 x 10 7

15 Notação Científica. Para números menores que 1, o expoente é negativo Assim, = 10 = 10 = x10-1 = 0,2 0,0035= 3,5x10-3 0, =6,7x10 6 Como escrever??? a) 0, =2,35x10-6 b) 0,3876 = 3,876 x 10-1 c) 0, m (diâmetro de um vírus) = 1 x 10-8 m d) 0,0048 = 4,8 x 10-3 Já pensou agora como seria o número de Avogadro ( x ) ou o valor da constante de Planck (6, ) sem a notação científica???

16 Notação Científica. Na multiplicação, os expoentes se somam. Na divisão, os expoentes se subtraem x10 3 = = 10 5 = Analogamente E 10 0??? = 10 = = = = Prefixos de Potências de 10 Múltiplo Prefixo Símbolo exa E peta P tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 quilo k 10 2 hecto h 10 1 deca da 10-1 deci c 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n pico f fento f atto a

17 Precisão e algarismos significativos A medida que a qualidade dos instrumentos de medida e a sofisticação das técnicas evoluem, podemos obter resultados mais precisos e com mais algarismos significativos. O numero de algarismos significativos nos dá uma estimativa sobre a precisão de nossos resultados. Por exemplo: A altura da minha casa é de: a) 3 m b) 3,1m c) 3,14 m d) 3, Qual dos resultados acima é mais preciso? Depende. Quão confiável foi seu instrumento de medida?

18 Precisão e algarismos significativos Para decidir quantos algarismos devem ser mantidos existem 3 regras: Regra 01: Ao se contar da esquerda para a direita e ignorar os primeiros zeros, conserva-se todos os dígitos até o primeiro duvidoso. Exemplo: x = 3 m (um algarismo significativo), deve ser escrito como x = 0,003 km e não como x=0,0030 km. Regra 02: Ao multiplicar ou dividir, o resultado obtido não deve conter mais algarismos significativos do que o fator com a menor precisão. Exemplo: 2,3 x 3,14159 = 7,2 (e não 7,225657)

19 Precisão e algarismos significativos Regra 03: Ao somar (ou subtrair), o resultado obtido deve conter somente o numero de algarismos significativos do item com menor numero de algarismos significativos que foi somado (ou subtraído). 103,9 kg 2,10 kg 0,319 kg 106,319 kg No entanto, o primeiro item somado apresenta apenas um algarismo significativo após a vírgula. Isto implica que o resultado deve ser apresentado como 106,3 kg pois os números que seguem (19) são algarismos duvidosos.

20 Um pouco de diversão Calcule o equivalente a 90 km/h em metros por segundo e em milhas por hora. Uma milha é igual a 1,61 km, ok? 2 Usando notação científica, calcule: a) 120 x b) / 0,00015 c) (2,5 x 10 7 ) (1,9 x 10-3 )

21 Próxima reunião... ps. As unidades da constante de Planck são J / s; As unidades do número de Avogadro é mol -1

22 Quase me esquecendo... Se eu fosse você, eu faria os seguintes exercícios: Livro Halliday I Quinta Edição. Exercícios 3, 5, 7, 13, 15, 17, 19, (Começa na página 11) Aproveite e estude os exercícios resolvidos do mesmo capítulo. Leia o capitulo e veja se realmente entendeu o assunto. Estude, estude, estude.

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