Introdução à Física

ENSINO MÉDIO
FÍSICA
1º Ano do Ensino Médio
Professor: Diones Charles
FÍSICA
CAPÍTULO 1
Introdução à Física
RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO. Os Fundamentos de Física Mecânica. São Paulo: Moderna, 2007.
1. Introdução à Física
• O ser humano sempre se preocupou em entender e
dominar o Universo que o cerca;
• Interessou-se em explicar, por exemplo, o som de um
trovão, a luz de um relâmpago, por que os corpos têm
cores diferentes, como é o movimento da Lua em
relação à Terra, como são os movimentos dos objetos
nas proximidades da superfície terrestre;
• Todas essas questões, por mais diferentes que sejam,
são estudadas em Física, uma ciência tão presente em
nossas vidas que não podemos desprezá-la.
Ciência e Tecnologia
2. O que é a Física?
• A palavra Física (do grego: physis) significa Natureza.
• É a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos
em seus aspectos mais gerais.
• Portanto, a Física poder ser definida como uma ciência
que busca descrever os fenômenos que ocorrem na
Natureza e prever a sua ocorrência, procurando
atualmente não mais oferecer uma imagem da
Natureza, mas sim uma imagem da relação do ser
humanos com a Natureza.
3. Ramos da Física
FÍSICA CLÁSSICA
 Mecânica Clássica: estudo do movimento das
partículas e dos fluídos. Subdividida em: cinemática,
estática, dinâmica, fluídos e ondulatória.
 Termodinâmica: estudo da temperatura, do calor e
seus efeitos e das propriedades de agregação dos
sistemas múltiplos de partículas.
 Óptica: é o ramo da física que estuda os fenômenos
relacionados à luz.
 Eletromagnetismo: estudo da eletricidade,
magnetismo e das ondas eletromagnéticas.
do
FÍSICA MODERNA
 Mecânica Quântica: estudo do mundo microscópico do
átomo e das partículas elementares.
 Relatividade Especial (Restrita): reformulação dos
conceitos de espaço, tempo e energia com o estudo
do comportamento de partículas em alta velocidade.
 Relatividade Geral: estudo das relações entre força
gravitacional e as propriedades geométrica do espaço.
4. O Universo
 Todos os corpos existentes na Natureza são
qualidades definidas de matéria. Por exemplo: a
madeira é matéria e uma mesa é um corpo; a borracha
é matéria é um pneu de borracha é um corpo.
 A matéria e, portanto, todos os corpos do Universo são
constituídos por pequenas unidades denominadas
átomos.
 Um modelo mais simples, proposto pelo físico Ernest
Rutherford (1871-1937), estabelece que cada átomo é
constituído de um núcleo central (prótons e nêutrons),
e pela eletrosfera, constituída pelos elétrons.
Átomo
Visão simplificada do átomo. Há um número grande de outras
partículas, com por exemplo, pósitrons, mésons, neutrinos, quarks.
 Os átomos, por sua vez, formam outros agregados: as
moléculas.
 O campo de estudo da Física abrange todo o
Universo: desde a escala microscópica, relacionada às
partículas que formam o átomo, até a escala
macroscópica, que diz respeito aos planetas, às
estrelas e às galáxias.
5. Física e Matemática
 A matemática ajuda muito a Física, sintetizando a
compreensão
dos
fenômenos.
Uma
fórmula
matemática que resume um fenômeno físico constitui
uma ajuda para a compreensão desse fenômeno.
6. Métodos em Física
 Método experimental ou científico
Trata-se de um processo de pesquisa que segue uma determinada
sequência de etapas. São elas:
• Observação: Como o próprio diz, é a visualização de um fato (ou
fenômeno);
• Problematização: Corresponde à execução de questionamentos sobre
o fato observado;
• Formulação da hipótese: A hipótese nada mais é do que uma
possível explicação para o problema.
• Experimentação: Etapa em que o pesquisador realiza experiências
para provar (ou negar) a veracidade de sua(s) hipótese(s).
Uma hipótese confirmada nas experimentações passa a ser
denominada de lei científica. A um conjunto de leis que explicam um
determinado fenômeno (ou grupo deles) chamamos de teoria.
7. Medida de comprimento e
tempo
Para melhor conhecer as grandezas envolvidas num fenômeno, a
Física recorre a medidas.
• O metro (símbolo: m) é a unidade fundamental de comprimento do
Sistema Internacional de Unidades (SI)*. Admite múltiplos, com o
quilômetro (km) e submúltiplos, como centímetro (cm) e o milímetro
(mm).
• Outra unidade importante em nosso estudo é a unidade fundamental
de tempo do SI: o segundo (símbolo: s). O segundo admite múltiplos,
como o minuto (min) e a hora (h), e submúltiplos, como o
milissegundo, o microssegundo e o nanosegundo.
*SI é o Sistema de unidade oficialmente adotada no Brasil, estabelecida em
1960, durante a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas.
Comprimento
Tempo
Unidades de medida
é uma medida (ou quantidade) específica de
determinada grandeza física usada para servir de padrão
para outras medidas.
Sistema Internacional de Unidades – SI.
Unidades suplementares
Grandeza
Unidade
Símbolo
Área
metro quadrado
m²
Volume
metro cúbico
m³
Número de onda
por metro
1/m
Densidade de massa
quilograma por metro cúbico
kg/m³
Concentração
mol por metro cúbico
mol/m³
Volume específico
metro cúbico por quilograma
m³/kg
Velocidade
metro por segundo
m/s
Aceleração
metro por segundo ao quadrado
m/s²
Densidade de corrente
ampère por metro ao quadrado
A/m²
Campo magnético
ampère por metro
A/m
Prefixos do SI
O SI adota alguns prefixos para simbolizar algumas
potências de 10.
8. Algarismos significativos
 Os algarismos significativos de uma medida são os
algarismos corretos e o primeiro duvidoso..
9. Operações com algarismos
significativos
 Multiplicação ou uma divisão
Como o primeiro fator tem três algarismos significativos
(2,31) e o segundo tem dois (1,4), apresentamos o
resultado com dois algarismos significativos, ou seja: 3,2.
 Adição ou na subtração
Assim temos 6,4.
10. Notação científica
Utilizar a notação científica significa exprimir uma número
da seguinte forma:
Exemplos:
11. Ordem de grandeza
Determinar a ordem de grandeza de uma medida consiste em
fornecer, como resultado, a potência de 10 mais próxima do valor
encontrado para a grandeza:
Exemplo:
Raio da Terra igual a 6,37x106 m
Distância da Terra ao Sol igual a 1,49 x1011 m
Transformação de medidas
Praticando
Exemplo
1) Um espetáculo musical têm início exatamente às 21h
15min 25s e termina às 23h 28min 15 s. Determine a
duração desse espetáculo.