O mundo da energia Uma presença universal... 10
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- Nathalia Alves Batista
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1 S UNIDADE 1 U M Á R I O O mundo da energia Uma presença universal ENERGIA, SEMPRE MUDANDO DE FORMA...11 ENERGIA AO LONGO DA HISTÓRIA...16 NA VIDA MODERNA...18 Buscando a sustentabilidade...20 CONEXÃO A emissão de gases do efeito estufa e o aquecimento global Pirâmide trófica e níveis de alimentação Arreios de tração e aproveitamento de energia Meios de comunicação Informatização e economia energética SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE Recursos energéticos naturais O USO DA ENERGIA SOLAR...25 O ciclo da água e do ar...26 CONEXÃO Correntes de convecção e circulação de fluidos VEJA MAIS Transmissão de calor CONEXÃO O efeito estufa CICLO DO CARBONO...34 Combustíveis renováveis...35 CONEXÃO Cascata energética Combustíveis não renováveis...36 CONEXÃO Petróleo no pré-sal CONEXÃO Prospecção e refino de petróleo VEJA MAIS O Sistema Internacional de Unidades (SI) VEJA MAIS Poder calorífico COMBUSTÍVEIS NUCLEARES Explorando combustíveis SUA PARTE SUA PARTE Afinal, o que é energia? ENERGIA, MUITAS FORMAS E MUITOS NOMES...48 CONEXÃO As radiações eletromagnéticas e os sentidos humanos ENERGIA MECÂNICA E ENERGIA TÉRMICA...51 Força e trabalho...51 TRABALHO E ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA...55 VEJA MAIS Trabalho e força constante Princípio universal da conservação da energia...57 Energia de agitação...58 VEJA MAIS Dissipação de energia mecânica, conservação da energia total VEJA MAIS Entenda o bungee jumping COC_FIS_ANO1_iniciais.indd 4
2 VEJA MAIS Trabalho e potência Identificando radiações Trabalho e movimento Discurso prático sobre energias e suas transformações SUA PARTE SUA PARTE Máquinas e processos térmicos CALOR, TRABALHO, CONSERVAÇÃO E DEGRADAÇÃO DE ENERGIA...67 Energia interna...67 Calor e trabalho...67 VEJA MAIS Variáveis termodinâmicas VEJA MAIS Conversões de temperatura entre diferentes escalas termométricas A TURBINA A VAPOR E OS MOTORES A GASOLINA E A DIESEL...74 A turbina a vapor...75 O trabalho da máquina térmica...78 Leis da termodinâmica...79 VEJA MAIS Motores de automóvel a gasolina e motores de caminão a óleo diesel VEJA MAIS Transformações gasosas e a 1a lei da termodinâmica Qual a função dos pelos? O ar no interior do pneu Como fazer um termômetro Como funciona a usina? Aquecer ou refrigerar? SUA PARTE SUA PARTE Eletricidade, geração e usos PILHAS, ILUMINAÇÃO E AQUECIMENTO ELÉTRICOS...93 Pilhas produzem eletricidade...94 Tensão elétrica...94 CONEXÃO A energia das pilhas e baterias Corrente elétrica...96 CONEXÃO Condução elétrica em distintos materiais Pilhas: tipos, vida útil e associações...98 POTÊNCIA ELÉTRICA O trabalho da força elétrica Do que depende a intensidade da corrente elétrica? Relação entre resistência elétrica, tensão e corrente elétrica 1ª lei de Ohm Do que depende a resistência elétrica 2ª lei de Ohm CONEXÃO Efeito Joule CONEXÃO Dependência entre resistividade e temperatura CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CONEXÃO A energia elétrica nas residências Instalações elétricas CONEXÃO Representação de circuitos elétricos CONEXÃO Tomadas e plugues Disjuntores e fusíveis MAGNETISMO CONEXÃO Campo magnético terrestre e o funcionamento de bússolas ELETROMAGNETISMO CONEXÃO Magnetismo e matéria MOTORES E GERADORES ELÉTRICOS CONEXÃO Frequência da corrente elétrica alternada COC_FIS_ANO1_iniciais.indd 5
3 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E TRANSFORMADORES Quanto dependemos da energia elétrica? Construam sua própria pilha de Volta Tensão, potência e corrente elétrica Comparando lâmpadas O cálculo da potência elétrica Identificando gastos de energia Sobrecarga de circuitos elétricos Como construir um telégrafo e uma campainha Origem do magnetismo terrestre O sentido da corrente induzida Montagem de um motor elétrico simples SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE UNIDADE 2 Transportes, esportes e outros movimentos Abrindo o jogo OS MOVIMENTOS NA NATUREZA E OS PRODUZIDOS PELO HOMEM Um universo em movimento A mecânica e o desenvolvimento de transportes e esportes Movimento e transformação A diversidade de movimentos e as dimensões de tempo Do submicroscópico ao astronômico: tudo se move CONEXÃO Medindo distâncias Velocidade média e instantânea VEJA MAIS A descrição dos movimentos BOLAS Deformações e forças de contato A ação da força gravitacional a distância Sem contato não há dissipação FORÇA NESSA MASSA! Força elástica Força peso Movimentos de hoje Tecnologia versus competitividade Medindo tempos Velocidades Trocando as bolas Bolas pingando no chão Massa de bolas e de veículos Construa seu dinamômetro Conclusões semelhantes para esportes muito diferentes SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE COC_FIS_ANO1_iniciais.indd 6
4 2. As regras do jogo AS LEIS DO MOVIMENTO Movimentos compensados e movimentos transmitidos A quantidade de movimento de um objeto e sua conservação A conservação da quantidade de movimento de um sistema A quantidade de movimento é uma grandeza vetorial O princípio da inércia 1ª lei de Newton A lei da variação da quantidade de movimento 2ª lei de Newton O princípio da ação e reação 3ª lei de Newton Força resultante e aceleração VEJA MAIS Forças constantes ou variáveis VEJA MAIS Equacionando a queda livre e outros movimentos ROTAÇÕES TAMBÉM TÊM REGRAS A velocidade angular As rotações também se compensam VEJA MAIS Arcos, ângulos e velocidades de rotação Quantidade de movimento angular e inércia rotacional CONEXÃO A inércia rotacional de alguns objetos simples A conservação da quantidade de movimento angular Torque e aceleração angular VEJA MAIS Correspondências entre rotação e translação MOVIMENTOS SEM CAUSA IMEDIATA APARENTE CONEXÃO A mecânica e o mecanicismo Marés e gravitação Ventos Som e vibração Luz e mecânica quântica Curvas e referencial VEJA MAIS Centrípeta ou centrífuga? Descobrindo e inventando regras desportivas Identificando e inventando regras sociais Perguntas cujas respostas abalaram (e também construíram) o mundo A conservação da quantidade de movimento em colisões e propulsões Tempo e força para frear Em busca das rotações SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE Usando as regras nos esportes e transportes A DIVERSIDADE DE ESPORTES E TRANSPORTES PROPULSÕES E RESISTÊNCIAS Propulsão nos fluidos Atrito e propulsão em solo firme Reação normal e força de atrito COC_FIS_ANO1_iniciais.indd 7
5 VEJA MAIS A reação normal e outras forças de contato Se há curva, há resultante centrípeta VEJA MAIS Resultante e aceleração centrípetas O efeito dissipativo do atrito A resistência aplicada por fluidos VEJA MAIS Resistência e sustentação CONEXÃO Topspin e outros efeitos GRAVIDADE ONIPRESENTE Arremessos VEJA MAIS Arremessos com inclinação de 45 são mais eficientes Equilíbrio e centro de gravidade VEJA MAIS Como evitar um tombo MÁQUINAS SIMPLES Potência e resistência Alavanca Roldana Sarilho Plano inclinado Maior a profundidade, maior a pressão VEJA MAIS A experiência de Torricelli e os vasos comunicantes VEJA MAIS O princípio de Pascal e a prensa hidráulica Empuxo e flutuação VEJA MAIS A estabilidade de um navio A quantidade de movimento no domínio astronômico CONEXÃO A gravitação na formação dos corpos celestes e na relação entre eles ENCONTROS ELÁSTICOS E ENCONTROS PLÁSTICOS Trabalho e energia Colisões e leis de conservação VEJA MAIS Coeficiente de restituição MECÂNICA, A CIÊNCIA DOS MOVIMENTOS CONEXÃO Enfrentando um problema real Esportes olímpicos Transporte e propulsão Construa sua própria tabela de coeficientes de atrito Freios e engrenagens Responda novamente SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE SUA PARTE Respostas a questões de múltipla escolha Dados e tabelas de consulta Siglas de vestibulares Sugestões de leitura Bibliografia COC_FIS_ANO1_iniciais.indd 8
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