Aula 01 Ficheiro - Moodle

Química e Física dos Materiais I
Andrea Parisi
E-mail [email protected] / [email protected]
Gabinete: B2-26 IIIUL (Av Prof Gama Pinto 2)
Programa:
1-Grandezas e unidades físicas; 2-Ondas electromagnéticas;
3-Estrutura da matéria.
Actividade experimental:
É prevista uma actividade experimental em grupos.
Avaliação:
Exame final 80% + Relatorio actividade experimental 20%
Introdução à Física
O nome “física” vem do Grego antigo: τα φυσικα → Natureza
O objectivo da Física é compreender a Natureza e o seu funcionamento.
A maneira que a Física usa para atingir este objectivo é o método
cientifico (Galileo Galilei, c.a. 1600).
Um objecto tem propriedades mesuráveis: vamos usar instrumentos para
fazer estas mesuras e portanto quantificar estas propriedades
(intrínsecas ou em relação a outros objectos). Nesta maneira podemos
descobrir relações (matemáticas) entre todas estas propriedades. Estas
relações são as leis da Física: uma teoria é um conjunto de leis que
permite explicar fenómenos ou sistemas físicos.
Uma teoria permite de fazer previsões sobre o comportamento de um
sistema físico. Este é útil para aplicação e investigação (engineering,
forensic science, archeology, art, …)
Matemática de base
Operações com números
Operações com números inteiros, racionais, irracionais, fracções.
Raiz de um número (quadrada, cúbica, ...)
Potências de um número (quadrado, cubo, ...)
Geometria
Calculo de áreas e volumes
Trigonometria
Teorema de Pitágoras;
Funções trigonométricas (seno, co-seno, tangente, co-tangente);
Equações
1º e 2º grau e regras de proporcionalidade;
Física de base
Movimento e forças
Escalares e Vectores. Velocidade, aceleração, quantidade de
movimento (ou momento linear), forças.
Lei fundamental da dinâmica (F=ma).
Noção de pressão.
Energia cinética;
Princípio de conservação da energia.
Átomos
Constituição dos átomos. Número atómico e número de massa.
Isótopos;
Grandezas físicas
Una grandeza física é uma propriedade que pode ser quantificada e
medida. Exemplo: altura de um objecto.
As unidades de uma grandeza física expressam-se num determinado
sistema de dimensões. Exemplo: altura → comprimento.
Associada a uma grandeza física deve existir um instrumento ou conjunto
de instrumentos de medida que a possam medir. Exemplo: fita-métrica
Uma grandeza física expressa-se pelo produto de um valor numérico e
uma unidade de medida. Tenho de definir as unidades com as quais vou
fazer a mesura. Exemplo: altura = 2.43 m, ou altura = 1.33 fathoms
Necessidade de um sistema de unidades comum: Sistema Internacional
(S.I.).
Dimensões físicas
Altura: 2.43 m
Dimensão física: comprimento
Unidade: metro
Valor numérico: 2.43
Ou:
Unidade: cm, valor: 243
…
Apollo e Dafne (Bernini), Galleria Borghese, Roma
Dimensões físicas
Dimensão física
Comprimento
Instrumento de medida
Régua, fita-métrica, ...
Massa
Balança
Tempo
Cronómetro
Temperatura
Termómetro
Corrente eléctrica
Amperímetro
Intensidade luminosa
Fotómetro
Pressão (atmosférica)
Barómetro
Humidade (do ar)
Hygrómetro
...
...
Dimensões físicas
Definem-se 7 dimensões físicas fundamentais:
●
Comprimento: L
●
Massa: M
●
Tempo: T
●
Temperatura: Θ
●
Corrente elétrica: I
●
Quantidade de matéria: N
●
Intensidade luminosa: J
Todas as outras dimensões físicas podem ser construídas a partir
destas.
Dimensões físicas derivadas
[Área] = LxL=L2;
[Volume] = LxLxL=L3;
[Velocidade] = L/T;
[Aceleração] = [v]/T=L/T2;
[Força] = MxL/T2;
[Energia] = MxL2/T2;
[Densidade] (mássica) = M/[Volume] = M/L3;
[Carga eléctrica] = I x T;
Dimensões físicas derivadas
Determinar as dimensões físicas:
Lei fundamental da dinâmica: F = ma (= massa x aceleração);
Momento linear: p = mv (= massa x velocidade);
Trabalho de uma força: W = Fd (= força x distância);
Energia cinética de um corpo: E = mv2/2;
Pressão sobre um corpo: P=F/S (força a dividir pela área);
Entropia: S = Q/T (= energia transferida a dividir pela temperatura);
Campo elétrico: E = V/d = F/q (= tensão a dividir pela distância = força
a dividir pela carga).
Dimensões físicas derivadas
Exemplo 1: F=ma
[F] = [ma] = [m][a] = M x [v]/T = M x (L/T) / T = ML/T2
Exemplo 2: E=mv2/2
[E] = [mv2/2] = [mv2] = [m][v2] = [m][v][v] = M x (L/T) x (L/T) =
= M x (LxL) / (TxT) = ML2/T2