Física Aula 03 - Mecânica Prof.: Célio Normando Assunto: Relações entre as grandezas I - Grandezas diretamente proporcionais -Grandezas inversamente proporcionais -Grandezas que variam linearmente Prof.: Célio Normando Introdução Na Física, geralmente, a variação de uma grandeza implica na variação de outra. Y 10 15 22 22 34 X 0 5 6 8 2 X (varia) Y (varia) Quando isto ocorre, afirma-se que estas grandezas são variáveis dependentes. Y e X são grandezas dependentes Introdução Se, no entanto, uma grandeza varia e a outra permanece constante: V 10 10 10 10 10 t 1 3 5 7 9 Diz-se que V e t são grandezas independentes Assim, Se t (varia) e V (permanece constante) V e t são variáveis independentes tem-se : Introdução Observe as grandezas S e t na tabela abaixo: S 10 16 22 28 34 t 0 4 6 8 2 Como S depende de t? São grandezas diretamente proporcionais ou inversamente proporcionais? Se a razão entre seus valores for constante, elas são diretamente proporcionais. Se o produto de seus valores for constante são inversamente proporcionais. Neste caso, elas não são nem diretamente e nem inversamente proporcionais. E então, como variam? Observe as tabelas seguintes e você mesmo poderá responder no final desta aula. Grandezas diretamente proporcionais Verifique a tabela seguinte: Y X 8 16 24 32 40 1 2 3 4 5 Como a grandeza Y se relaciona com a X? Y é diretamente proporcional a X, pois a razão entre seus valores é constante Y/X =K (Constante) => Y=KX FUNÇÃO LINEAR Grandezas diretamente proporcionais Quando duas grandezas são diretamente proporcionais, como fica o gráfico de uma contra a outra? Y X 8 16 24 32 40 1 2 5 3 4 Y Reta passando pela origem 40 32 24 16 8 0 1 2 3 4 5 X Grandezas diretamente proporcionais Algumas grandezas físicas são diretamente proporcionais. A força elástica (f) e a deformação (x) são diretamente proporcionais? f(N) 0 x(cm) 0 20 40 60 80 0,25 0,50 0,75 1,00 Sim, pois a razão entre f e x é uma constante (k) ou seja: f=kx k: constante elástica da mola Grandezas diretamente proporcionais O gráfico da força elástica (f) versus a deformação (x) f(N) 0 x(cm) 0 20 40 60 80 0,25 0,50 0,75 1,00 f (N) 80 60 40 20 0 0,25 0,50 0,75 1,00 x (cm) Grandezas diretamente proporcionais A tensão (U) e a intensidade de corrente elétrica (i) são grandezas diretamente proporcionais para os condutores ôhmicos. Veja a expressão matemática que traduz a lei física (Lei de OHM) U = R (Constante) i U = R i (Lei de OHM) Grandezas inversamente proporcionais Nesta nova tabela as grandezas Y e X têm um comportamento diferente. Y 30 15 10 7,5 6 X 1 5 2 3 4 Como a grandeza Y se relaciona com a X? Y é Inversamente proporcional a X, pois o produto Y . X é constante Y . X = K (constante) => Y = K / X FUNÇÃO RECÍPROCA Grandezas inversamente proporcionais Como Y é inversamente proporcional a X o gráfico de Y contra X é uma curva. Veja a construção do gráfico. Y 30 15 10 7,5 6 Y 30 X 1 2 3 4 5 Esta curva é denominada Hipérbole Equilátera. 15 10 7,5 6 0 1 2 3 4 5 X Grandezas inversamente proporcionais Você conhece estas grandezas físicas? f= 1 T f: é a frequência T: é o período A frequência (f) e o período (T) são inversamente proporcionais pois o produto f . T = 1 (constante). Grandezas inversamente proporcionais Agora observe como a velocidade (v) da luz varia com o índice de refração (n) do meio onde ela se propaga. V (108 m/s) 3 Será que você pode concluir que v e n são grandezas inversamente proporcionais? Que tal verificar o produto de v . n. Note que: v1 . n1 = v2 . n2 2 0 1 1,5 n 3 x 108 x 1 = 2 x 108 x 1,5 Grandezas inversamente proporcionais O produto é constante e vale 3 x 108 m/s, que chamaremos de c. Desta forma é constante v . n = c (a curva é uma hipérbole equilátera). O índice de refração (n) é inversamente proporcional a velocidade de propagação da luz. c n= v Grandezas que variam linearmente A tabela abaixo mostra o comportamento de duas grandezas. Y 20 40 60 80 100 X 0 5 10 15 20 E agora, como Y e X se relacionam? Y varia linearmente com X, pois para variações iguais de X tem-se correspondentes variações iguais em Y. Relação Matemática Y = aX + b Função AFIM ou Função do 1o Grau Grandezas que variam linearmente Y = aX + b Y a = X (Coeficiente angular) b = Y quando X = 0 (Coeficiente linear) Y Y 20 40 60 80 100 X 0 5 a = 40 - 20 5-0 10 15 a=4 X = 0 Y = 20 Então b = 20. 20 100 80 60 40 20 a>0 0 5 10 15 20 X Reta crescente que não passa pela origem. Grandezas que variam linearmente Caso o coeficiente angular (a) seja menor que zero (a<0) veja como fica o gráfico: Y a<0 0 X Reta decrescente que não passa pela origem Grandezas que variam linearmente Está lembrando das grandezas S e t do início desta aula. S(m) 10 t (s) 0 16 22 28 34 2 4 6 8 Elas nem eram diretamente proporcionais e nem inversamente proporcionais. Observe que para variações iguais de tempo (t) de (2 em 2s) têm-se variações iguais da posição (s) de (6 em 6m) A posição (S) varia linearmente com o tempo (t) no movimento uniforme. S = So + vt Agora procure resolver as questões, na página Aprimorando os Conhecimentos, no Blog. Na semana seguinte as soluções estarão aqui no Click Professor.