FÍSICA. Prof. Emerson. Módulo 3

Transcrição

1 FÍSICA Prof. Emerson Módulo 3

2 GRANDEZA FÍSICA A tudo aquilo que pode ser medido, associando-se um valor numérico a uma unidade de medida, dá-se o nome de GRANDEZA FÍSICA.

3 TIPOS DE GRANDEZAS

4 GRANDEZA ESCALAR Fica perfeitamente entendida pelo valor numérico e pela unidade de medida; não se associa às noções de direção e sentido. Exemplos: temperatura, massa, tempo, energia, etc.

5 GRANDEZA VETORIAL Necessita, para ser perfeitamente caracterizada, das ideias de direção, sentido, de valor numérico e de unidade de medida. Exemplos: força, impulso, quantidade de movimento, velocidade, aceleração, etc.

6 OUTRA CLASSIFICAÇÃO DE GRANDEZAS FÍSICA

7 a) GRANDEZA FUNDAMENTAL: grandeza primitiva. Exemplos: comprimento, massa, tempo, temperatura, etc. b) GRANDEZA DERIVADA: grandeza definida por relações entre as grandezas fundamentais. Exemplos: velocidade, aceleração, força, trabalho, etc.

8 UNIDADES DE MEDIDAS Medir uma grandeza física significa compara-lá como uma outra grandeza de mesma espécie, tomada como padrão. Este padrão é a unidade de medida. No Brasil, o sistema de unidade oficial é o Sistema Internacional de unidades, conhecido como SI, ou sistema MKS.

9 CINEMÁTICA: Conceitos REFERENCIAL Movimento e repouso Partícula e corpo extenso Trajetória, espaço percorrido e deslocamento Velocidade escalar instantânea e velocidade média Velocidade escalar média: V = ΔS/Δt Aceleração escalar instantânea e aceleração média a = Δv/Δt

10 1. Indicando os espaços nas rodovias

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13 O GPS

14 Variação das posições num certo intervalo de tempo, rapidez do movimento. S V m t

15 Exemplo 1: Determine a velocidade média do carro (em Quilômetros por hora ) na animação acima. Deslocamento (km)

16 Exemplo 2: Um automóvel passou pelo marco 30 km de uma estrada às 12 horas. A seguir, passou pelo marco 150 km da mesma estrada às 14 horas. Qual a velocidade média desse automóvel entre as passagens pelos dois marcos?

17 Exemplo 3: Um automóvel passou pelo marco 20 km de uma estrada e em 2 horas chegou ao seu destino no km 120. a) Qual a velocidade média desenvolvida? b) Qual será a velocidade média se o carro quebrar e ficar parado por 30 minutos?

18 Exemplo 4: Se um ônibus andar à velocidade de 50 km/h e percorrer 100 km, qual será o tempo gasto no percurso?

19 FUVEST-SP Um ônibus sai de São Paulo às 8 h e chega a Jaboticabal, que dista 350 km da capital, as 11 h 30 min. No trecho de Jundiaí a Campinas, de aproximadamente 45 km, a sua velocidade foi constante e igual a 90 km/h. a) Qual é a velocidade média, em km/h no trajeto São Paulo-Jaboticabal? b) Em quanto tempo o ônibus cumpre o trecho Jundiaí- Campinas?

20 ENEM

21 Quando um móvel variou sua velocidade ( V) por um intervalo de tempo ( t), dizemos que este sofreu uma: A aceleração também é uma grandeza física mista, podendo ser instantânea (a) ou média (Am)(feita por média ponderada). -Por motivos da atual grade curricular do novo ensino médio, apenas trabalhamos com movimentos uniformes variados, logo o modulo da aceleração instantânea e média, são sempre idênticos. a = Am = V t Para uma mesma desaceleração, um veiculo leva espaços maiores para parar quando a velocidade é maior.

22 Exemplo:Qual a aceleração média de um movimento uniforme variado, de acordo com a tabela de valores abaixo: m/s s Am = V : t = (12 24):( 6 0)= -12 : 6= -2(m/s 2 ) Obs: Para normas internacionais de sistemas métricos, exige-se o uso de m/s para velocidade e m/s 2 para aceleração

23 Movimentos Uniformes - São movimentos sobre velocidade escalar constante, efetuando deslocamentos iguais para intervalos de tempos iguais. Podemos dividir estes movimentos em: a) Movimentos retilíneos uniformes (M.R.U) Movimento inercial livre da ação de uma força resultante externa. 0s 3s 6s 9s Não tem aceleração b) Movimentos circulares uniformes (M.C.U): Movimento não inercial caracterizado pela presença de uma força resultante centrípeta (Fc), responsável pela curva se efetuar. m 2m/s Fc 2m/s Apesar do modulo constante, o vetor velocidade varia, veja a figura: 2m/s 2m/s

24 De forma bem geral, devido a velocidade escalar constante, Galileu observou e constatou que todos movimentos uniformes podem ser descritos suas posições em função do tempo, por uma função do 1 grau. S = So + V.T Caso a velocidade escalar sofra mudança em seu modulo, devemos mudar a classificação do movimento para variado pois esta embutido nesta mudança do fenômeno dinâmico uma aceleração tangencial que pode ser constante, como veremos já na próxima pagina.

25 Função horária da velocidade: a = V Vo T V Vo = a. T V = Vo + a. T Uma função do 1 grau como f(x)= ax + b, onde Vo (velocidade inicial) é o coeficiente linear, lembra? Aquele numero onde o gráfico corta o eixo Y, e a aceleração como coeficiente angular. Vejamos: V2 V Tg = V = a T V1 Vo T1 T2 t

26 Exemplo: De acordo com o diagrama abaixo, caracterise os tipos de movimentos uniformes variados presentes. V t to t1 t2 t3 t4 Vamos analisar: Sintetizando: De to à t1, temos v>0 e a>0, logo um movimento uniforme progressivo acelerado. Quando V>0, o movimento é progressivo, e quando V<0, o movimento é De retrogrado. t1 à t2, Analisando temos V>0 a velocidade e a<0, logo juntamente um movimento com a aceleração, uniforme se progressivo ambos tiverem retardado. o De mesmo t2 à t3, sinal temos, trata-se V<0 de e uma a<0, aceleração, logo um caso movimento contrario uniforme dizemos que retrogrado houve um acelerado. retardamento(desaceleração). De t3 à t4, temos V<0 e a>0, logo um movimento uniforme retrogrado retardado.

27 Exercício 03: Um objeto qualquer é deixado cair do vigésimo andar sobre ação unida da aceleração da gravidade (g=10m/s 2 ), levando 0,3min para chegar ao chão. Podemos dizer que a velocidade ao chegar ao solo será de: x a)3m/s b) 3m/s c) 180m/s d) 180m/s e) n.d.a Resolução: V = Vo + a. t V= Vo=0, porque é deixado cair e 0,3min x60= 18s V= 180m/s

28 Função horária da posição para o M.U.V V V - Quando calculamos a área de um polígono, de certa forma acabamos sempre multiplicando a base da figura pela altura. Fazendo assim uma analogia com a figura formada no diagrama VxT o produto da velocidade por intervalo de tempo, de forma integral, corresponde ao deslocamento, logo ao modulo da área da figura. Vo t T t to V.dt = área = deslocamento ( S) área de um trapézio = S (B+b).h = área de um trapézio 2 S So = (V Vo).t 2 V- Vo = a.t S = So + Vo.t + a. T 2 2

29 Exemplo: Um móvel percorre um trajeto de acordo com a função S= 8t + 2t 2 em S.I. a) Qual a posição inicial, velocidade inicial e aceleração de acordo com a função: R: Comparando com S = So + Vo.t + a/2. T 2 So=0; V0=8m/s; a/2= 2, logo a=4m/s 2. b) Classifique o movimento quanto a velocidade e aceleração: R: Movimento uniforme progressivo acelerado c) Monte a função horária da velocidade para este movimento: R: V = Vo + a.t V = t S d) Monte um diagrama SxT para a função: 22 S t S = S S =0 = 10m 24m t 1 2

30 Equação de Torricelli: Evangelista Torricelli, aluno de Galileu, montou através das funções de seu mestre uma equação baseada em um movimento uniforme variado, sem haver dependência temporal. Substituindo V = Vo + at em S=So + Vo.t +a/2.t 2 Achou: V 2 = Vo a. S Exemplo: Partindo do repouso, um veiculo com aceleração constante de 1m/s 2 chega ao final de uma ponte com 20m/s de velocidade.qual deverá ser a extensão da ponte para que isto ocorra? V 2 = Vo a. S 20 2 = S S = 400 : 2 = 200m

31 Exercício: 04. (Mackenzie)Do alto de um edifício, lança-se horizontalmente uma pequena esfera de chumbo com velocidade de 8m/s. Essa esfera toca o solo horizontal a uma distância de 24m da base do prédio, em relação à vertical que passa pelo ponto de lançamento. Desprezando a resistência do ar, a altura desse prédio é: (Adote g = 10m/s2) X a) 45m b) 40m c) 35m d) 30m e) 20m R: As equações da ordenada (y) e da abscissa (x) da esfera são: y = 5t 2 e x = 8t Quando a esfera atinge o solo, temos: 24 = 8t t = 3s. Portanto, a altura (h) do prédio é: h = h = 45m

32 Velocidade (m/s) -Em uma prova de 100 m rasos, o desempenho típico de um corredor padrão é representado pelo gráfico a seguir: X Tempo (s) Exercício:05.(Enem1998) Baseado no gráfico, em que intervalo de tempo a velocidade do corredor é aproximadamente constante? (A) Entre 0 e 1 segundo. (B) Entre 1 e 5 segundos. (C) Entre 5 e 8 segundos. (D) Entre 8 e 11 segundos. R: Quando o gráfico for praticamente uma reta horizontal. (E) Entre 12 e 15 segundos.