Algumas observações com relação ao conjunto de apostilas do curso de Fundamentos de Física Clássica ministrado pelo professor Ricardo (DF/CCT/UFCG).

Transcrição

1 undamentos de isica Classica Pof Ricado OBS: ESTAS APOSTILAS ORAM ESCRITAS, INICIALMENTE, NUM PC CUJO TECLADO NÃO POSSUIA ACENTUAÇÃO GRÁICA (TECLADO INGLES) PORTANTO, MUITAS PALAVRAS PODEM ESTAR SEM ACENTOS AO LONGO DO TEMPO, OMOS CONSERTANDO ESSAS ALHAS Algumas obsevações com elação ao conjunto de apostilas do cuso de undamentos de ísica Clássica ministado pelo pofesso Ricado (D/CCT/UCG) ) As apostilas efletem o ue seá eposto em sala de aula ) O uso de um livo didático é impotante paa um melho apendizado do assunto abodado ) Paâmetos vetoiais são escitos em negito e sem veto, ou nomal com veto, poem, em itálico; po eemplo: E, nˆ ou E (ou E) 4) São apesentados alguns eecícios ue seão esolvidos em sala de aula O aluno deve pocua ao máimo entende o eecício, e não decoá-lo Lembe-se ue o gande poblema é ue o aluno não sabe esolve outos eecícios ligeiamente difeentes daueles apesentados na sala de aula, pois acedita se mais fácil decoa a apende Em casa, pocue fomula uestões sobe o eecício, tipo, o ue acontece se eu coloca uma caga positiva, ou o ue acontece com o campo póimo ou distante da fonte ue poduz este campo Decoa é necessáio sim, pois, paa aciona o se humano tem ue te infomações básicas em sua memóia e assim esolve o poblema 5) Copia aula apesentada no uado é desnecessáio O conteúdo apesentado em sala de aula segue o da apostila, logo o aluno necessita apenas faze deteminadas obsevações caso ele ache necessáio Se fo eposto algo ue não esteja na apostila, o aluno seá comunicado 6) Ao demonsta uma deteminada euação, é inteessante ue o aluno confia a unidade de seu esultado Se ele está deteminando o campo elético, se sua euação, no final, não tem unidade de campo elético, então, com ceteza, ela está eada e o aluno deve efaze ou a demonstação, ou o cálculo da unidade 7) Ao esolve um poblema, esceva a euação petinente ao poblema, coloue os valoes dos paâmetos físicos e feche com o esultado Se o aluno apenas esceve a euação e coloca o esultado do ue foi pedido, a uestão não seá consideada 8) NA PROVA NÃO SERÁ PERMITIDO O USO DE CELULARES TIPO SMARTPHONE, NO MÁXIMO, SE NECESSÁRIO, O ALUNO PODERÁ AZER USO DE UM CELULAR EXTREMAMENTE SIMPLES PORÉM, PARA EVITAR CONSTRAGIMENTOS, NÃO ESQUECA DE TRAZER SUA CALCULADORA NÃO TRAGA ILA (COLA) NA CAPA DA CALCULADORA, DENTRO DO BOLSO DO CASACO, NA BOLSINHA DE CANETAS, ETC AS MULHERES NÃO PRECISAM DE BOLSA NO COLO PARA AZER A PROVA

2 undamentos de isica Classica Pof Ricado Lei de Coulomb A caga elética tem a popiedade de eece uma foça sobe a outa Esta foça foi estuda pelo fancês Chales Coulomb (76-86) Paa isso ele fez uso de uma balança de toção, inventada po ele, ue media a foça elética ente dois objetos caegados eleticamente A foça (em newtons) ue uma caga elética eece sobe outa ( ) é a mesma, sendo de sentido contáio, ue a foça ue eece sobe (teceia Lei de Newton), e esta foça é dada pela seguinte euação: () k ˆ k C A Coulomb (76-86) Repesentação e fotogafia da balança de toção utilizada po Coulomb paa a foça elética ( ˆ é o veto unitáio na dieção ( ˆ ), ou seja, apontando de paa O veto epesenta a difeença ente o veto e o veto ( - ); isto é valido se desejamos calcula a foça da caga sobe a caga Uma epesentação dos vetoes associados com suas espectivas cagas pode se vista na figua ao lado Os sinais das cagas devem se consideados na euação e a epessão paa o veto deve se escito coetamente paa ue a foça (lembe ue foça é um veto) seja calculada O paâmeto k, ue é denominado de Constante Elética ou Constante da oça de Coulomb, tem o valo apoimado de 8,988 9 Nm C Esta constante também pode se escita da seguinte foma: z Repesentação de duas cagas eléticas no espaco As foças não estão epesentadas na figua y

3 undamentos de isica Classica Pof Ricado 4 πε 9 k 8,988 Nm /C () A constante ε 8,854 C N m é denominada de pemissividade do vácuo As figuas abaio mostam epesentações das foças eléticas atuando sobe duas cagas de sinais opostos (acima) e sinais iguais (abaio) No caso das cagas seem de sinais iguais, as foças seão epulsivas, e se foem de sinais opostos, atativas oças eléticas devido às cagas de sinais opostos (acima) e iguais (abaio) Veja este link: Eemplo : Tês cagas puntifomes estão sobe o eio dos : -6,µC em -, m, 4,µC em, m e -6,µC em, m Calcula a esultante das focas sobe Solução -6µC 4µC -6µC (m) k k ˆ ˆ 6ˆ 6m ˆ ˆ ˆ m k k ) ( 6 ) 9 ( 6ˆ) 9 ˆ ) ( 6 ) ( ˆ) 4 ˆ 4 N ˆ ( ( N ˆ

4 undamentos de isica Classica Pof Ricado Assim, a foçaa total sobe a caga é: Eemplo : ( 9 4) ˆ 5 N ˆ Calcula a foça elética esultante sobe a caga cujo valo é -4 C devido às cagas ( -4 C) e (- -4 C) A distibuição das cagas pode se vista na figua abaio A foça elética total devido às cagas e sobe é dada pelo somatóio das foças individualmente A localização de cada caga (em metos) é: Caga Caga Caga ˆ ˆ ˆ yˆ ; 5yˆ ; 4yˆ k k, onde ( ) ˆ (4 ) yˆ ˆ yˆ, cujo modulo é (m) (m) ( ) (),6 metos e, de modo semelhante, temos ue ˆ yˆ, cujo módulo é igual a, m Levando os valoes na euação acima, obtemos: 4 9,988,6 4 ( ˆ yˆ), ( ˆ ˆ) y 5,ˆ,6yˆ N O valo de cada foça, sepaadamente, é:,7ˆ,6 yˆ 7, 9N e,7ˆ,9 yˆ 4, 5N Veja ue, em temos de intensidade, a foça elética da caga sobe a caga é ceca de,5 vezes maio do ue da caga sobe Isto se deve aos valoes das cagas e a poimidade ente elas Pincipio da Supeposição Se mais de duas cagas estão envolvidas num sistema, então a foca sobe uma deteminada caga é simplesmente o somatoio de todas as focas individuas sobe a caga em uestão Dica: antes de esolve o eecício é de gande elevância faze o desenho das distibuições de cagas Este desenho não pecisa se eato com o ue está escito no enunciado do poblema, ou seja, pode se um esboço Ele é útil paa da uma ideia do poblema ue deve se esolvido Caacteísticas das cagas (sinal, intensidade e distancia ente elas) devem se levadas em conta O seu esultado deve se coeente com o desenho inicialmente feito Caso haja alguma discodância ente estes, algo está eado, e o esultado deve se evisto 4

5 undamentos de isica Classica Pof Ricado oça Elética sobe uma Caga de Pova Campo Elético Caga de pova, po definição, deve se pontual, positiva e te uma intensidade muito peuena paa não petuba o campo elético devido à(s) caga(s) pincipal(is) O veto campo elético, po definição, é dado po: E () O veto, epesenta a foça elética da caga pincipal sobe a caga de pova Paa a situação de mais de uma caga, a foça total sobe a caga de pova seá o somatóio de todas as foças ue atuam nesta caga Como foça é um paâmeto físico vetoial, então o somatóio deveá se vetoial também, ou seja: E k i i i i i k i i i A soma total é então: E i E i oça elética devido a uma caga elética sobe uma caga de pova Neste caso, a foça é sempe adial Eemplo : Qual o campo elético devido a uma caga puntifome? Podemos utiliza a figua anteio como eemplo Uma caga eece uma foça sobe a caga de pova a uma distancia de acodo com a seguinte euação: k ˆ Lembe-se ue, neste caso, Assim, utilizando a euação (), obtemos: E k k ˆ Veja neste eemplo ue, se a caga fo positiva, o campo elético apontaá da caga paa foa (pois caga de pova é positiva) e se a caga fo negativa, o campo elético apontaá paa o cento da caga Isto poupa muito tempo de cálculo, pois, ao posiciona o veto na dieção coeta, você evita o cálculo da subtação vetoial dos vetoes posição Poém isto eue um pouco de pática paa evita eos No eemplo abaio, vamos leva em conta esse atifício físico/matemático 5

6 undamentos de isica Classica Pof Ricado Eemplo 4 Calcule o campo elético devido à duas cagas de sinais opostos, sepaadas po uma distancia a ao longo do eio dos A situação do poblema está epesentada na figua ao lado Paa gandes distancias, compaada com a, o campo elético sobe uma y caga de pova é cancelado Considee inicialmente a E E a caga de pova localizada a esueda da caga negativa (veja figua ao lado) - Paa (, a) k k E ˆ ( a) ( ) ˆ acima) (Esta situação está epesentada na figua k k E ˆ ˆ, e ( a ) ( ) Paa ( a, ) k k E ˆ ˆ ( a) ( ) paa (, ) O ue acontece se > e >> a? Reaanjando a última euação, obtemos: E k ( a) a a ˆ k ( a) ( a a ) ˆ k 4 ( a ) ˆ Levando em conta ue >> a, então (a/) tende a zeo Assim, a euação acima fica: E ka ka ˆ, ou ue a componente do veto E é: E Linhas de Campo Elético devido a uma caga elética As linhas de campo é uma epesentação da dieção e sentido do campo elético devido à caga elética ou conjunto destas As linhas de campo (também denominada de linhas de foça) de uma caga pontual positiva e negativa,estão mostadas nas figuas ao lado As linhas de foça, potanto, epesentam a dieção e sentido da foça elética ue atua sobe 6

7 undamentos de isica Classica Pof Ricado uma caga de pova caso esta seja colocada dento deste campo Repesentação das linhas de foça devido a duas cagas de sinais contáios e póimas uma da outa esta mostada na figua ao lado Veja ue o sentido das linhas não é mais adial, como anteiomente, mas segue uma configuação paticula ue depende da distância ente as cagas e suas espectivas intensidades Na ealidade, a configuação é esultado da soma vetoial dos dois campos num ponto A figua abaio também mosta as linhas de campo de duas cagas de sinais iguais, poém com valoes difeentes Outas simulações podem se encontadas nos sites abaio (é bom) Eecícios: ) Duas cagas de, -6 C estão no eio y Uma na oigem (, ), outa em (, 6) Uma teceia caga, -6 C está em (8, ) Qual a foça total sobe? Considee a distancia em metos ) Retie a teceia caga do eecício anteio e calcule o campo elético em (8m, ) ) Calcule o valo e dieção do campo elético necessáio paa mante uma bola de ping-pong flutuando Considee a bola com caga total igual a, -6 C e massa igual a,5g EXCELENTE AULA PODE SER ACESSADA NO WEB ATRAVÉS DO LINK (Pof Klebe Mundim) 7