1º ano

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UNIDADE
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U
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Á
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I
O
O mundo da energia.............................................9
1. Uma presença universal............................................... 10
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........................... 22
FAÇA PARTE
1. Pirâmide trófica e níveis de alimentação.................................................................... 12
2. Arreios de tração e aproveitamento de energia......................................................... 20
3. Meios de comunicação............................................................................................... 21
4. Informatização e economia energética....................................................................... 23
SUA PARTE 1............................................................................................................................ 14
SUA PARTE 2............................................................................................................................ 20
SUA PARTE 3............................................................................................................................ 23
2. Recursos energéticos naturais...................................... 25
O USO DA ENERGIA SOLAR..............................................................................................................25
O ciclo da água e do ar..................................................................................................................26
CONEXÃO – Correntes de convecção e circulação de fluidos............................................... 28
VEJA MAIS – Transmissão de calor....................................................................................... 29
CONEXÃO – O efeito estufa................................................................................................. 30
CICLO DO CARBONO.........................................................................................................................34
Combustíveis renováveis...............................................................................................................35
CONEXÃO – Cascata energética.......................................................................................... 36
Combustíveis não renováveis........................................................................................................36
CONEXÃO – Petróleo no pré-sal........................................................................................... 37
CONEXÃO – Prospecção e refino de petróleo...................................................................... 38
VEJA MAIS – O Sistema Internacional de Unidades (SI)........................................................ 40
VEJA MAIS – Poder calorífico............................................................................................... 41
COMBUSTÍVEIS NUCLEARES............................................................................................................42
FAÇA PARTE
1. Explorando combustíveis............................................................................................ 44
SUA PARTE 1............................................................................................................................ 31
SUA PARTE 2............................................................................................................................ 44
3. Afinal, o que é energia?............................................... 48
ENERGIA, MUITAS FORMAS E MUITOS NOMES..............................................................................48
CONEXÃO – As radiações eletromagnéticas e os sentidos humanos.................................. 50
ENERGIA MECÂNICA E ENERGIA TÉRMICA......................................................................................51
Força e trabalho............................................................................................................................51
TRABALHO E ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA.................................................................................55
VEJA MAIS – Trabalho e força constante.............................................................................. 56
Princípio universal da conservação da energia...............................................................................57
Energia de agitação.......................................................................................................................58
VEJA MAIS – Dissipação de energia mecânica, conservação da energia total....................... 59
VEJA MAIS – Entenda o bungee jumping.............................................................................. 62
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VEJA MAIS – Trabalho e potência......................................................................................... 64
FAÇA PARTE
1. Identificando radiações.............................................................................................. 50
2. Trabalho e movimento............................................................................................... 54
3. Discurso prático sobre energias e suas transformações.............................................. 60
SUA PARTE 1............................................................................................................................ 50
SUA PARTE 2............................................................................................................................ 64
4. Máquinas e processos térmicos................................... 67
CALOR, TRABALHO, CONSERVAÇÃO E DEGRADAÇÃO DE ENERGIA................................................67
Energia interna..............................................................................................................................67
Calor e trabalho.............................................................................................................................67
VEJA MAIS – Variáveis termodinâmicas............................................................................... 69
VEJA MAIS – Conversões de temperatura entre diferentes escalas termométricas.............. 72
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........... 80
VEJA MAIS – Transformações gasosas e a 1a lei da termodinâmica...................................... 84
FAÇA PARTE
1. Qual a função dos pelos?........................................................................................... 68
2. O ar no interior do pneu............................................................................................. 71
3. Como fazer um termômetro....................................................................................... 74
4. Como funciona a usina?............................................................................................. 76
5. Aquecer ou refrigerar?............................................................................................... 82
SUA PARTE 1............................................................................................................................ 72
SUA PARTE 2............................................................................................................................ 88
5. Eletricidade, geração e usos......................................... 93
PILHAS, ILUMINAÇÃO E AQUECIMENTO ELÉTRICOS.......................................................................93
Pilhas produzem eletricidade........................................................................................................94
Tensão elétrica..............................................................................................................................94
CONEXÃO – A energia das pilhas e baterias......................................................................... 95
Corrente elétrica...........................................................................................................................96
CONEXÃO – Condução elétrica em distintos materiais......................................................... 98
Pilhas: tipos, vida útil e associações...............................................................................................98
POTÊNCIA ELÉTRICA....................................................................................................................... 100
O trabalho da força elétrica......................................................................................................... 102
Do que depende a intensidade da corrente elétrica?................................................................... 103
Relação entre resistência elétrica, tensão e corrente elétrica – 1ª lei de Ohm..............................103
Do que depende a resistência elétrica – 2ª lei de Ohm............................................................... 103
CONEXÃO – Efeito Joule..................................................................................................... 104
CONEXÃO – Dependência entre resistividade e temperatura............................................ 106
CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA................................................................................................. 110
CONEXÃO – A energia elétrica nas residências.................................................................. 112
Instalações elétricas.................................................................................................................... 116
CONEXÃO – Representação de circuitos elétricos.............................................................. 117
CONEXÃO – Tomadas e plugues......................................................................................... 118
Disjuntores e fusíveis................................................................................................................... 118
MAGNETISMO................................................................................................................................ 121
CONEXÃO – Campo magnético terrestre e o funcionamento de bússolas.......................... 121
ELETROMAGNETISMO.................................................................................................................... 124
CONEXÃO – Magnetismo e matéria................................................................................... 124
MOTORES E GERADORES ELÉTRICOS............................................................................................. 129
CONEXÃO – Frequência da corrente elétrica alternada...................................................... 133
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DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E TRANSFORMADORES.................................................... 135
FAÇA PARTE
1. Quanto dependemos da energia elétrica?.................................................................. 93
2. Construam sua própria pilha de Volta...................................................................... 100
3. Tensão, potência e corrente elétrica......................................................................... 101
4. Comparando lâmpadas............................................................................................. 107
5. O cálculo da potência elétrica.................................................................................. 112
6. Identificando gastos de energia................................................................................ 113
7. Sobrecarga de circuitos elétricos.............................................................................. 120
8. Como construir um telégrafo e uma campainha....................................................... 126
9. Origem do magnetismo terrestre............................................................................. 128
10.O sentido da corrente induzida................................................................................ 131
11.Montagem de um motor elétrico simples................................................................. 133
SUA PARTE 1............................................................................................................................ 96
SUA PARTE 2.......................................................................................................................... 101
SUA PARTE 3.......................................................................................................................... 102
SUA PARTE 4.......................................................................................................................... 109
SUA PARTE 5.......................................................................................................................... 114
SUA PARTE 6.......................................................................................................................... 120
SUA PARTE 7.......................................................................................................................... 123
SUA PARTE 8.......................................................................................................................... 128
SUA PARTE 9.......................................................................................................................... 134
SUA PARTE 10........................................................................................................................ 135
UNIDADE
2
Transportes, esportes e outros movimentos.....137
1. Abrindo o jogo........................................................... 138
OS MOVIMENTOS NA NATUREZA E OS PRODUZIDOS PELO HOMEM........................................... 138
Um universo em movimento....................................................................................................... 138
A mecânica e o desenvolvimento de transportes e esportes........................................................ 139
Movimento e transformação....................................................................................................... 141
A diversidade de movimentos e as dimensões de tempo............................................................. 142
Do submicroscópico ao astronômico: tudo se move.................................................................... 143
CONEXÃO – Medindo distâncias........................................................................................ 144
Velocidade média e instantânea.................................................................................................. 145
VEJA MAIS – A descrição dos movimentos......................................................................... 147
BOLAS............................................................................................................................................. 151
Deformações e forças de contato................................................................................................. 151
A ação da força gravitacional a distância...................................................................................... 153
Sem contato não há dissipação.................................................................................................... 153
FORÇA NESSA MASSA!................................................................................................................... 155
Força elástica............................................................................................................................... 156
Força peso................................................................................................................................... 158
FAÇA PARTE
1. Movimentos de hoje................................................................................................ 139
2. Tecnologia versus competitividade........................................................................... 141
3. Medindo tempos...................................................................................................... 142
4. Velocidades.............................................................................................................. 146
5. Trocando as bolas..................................................................................................... 152
6. Bolas pingando no chão........................................................................................... 154
7. Massa de bolas e de veículos................................................................................... 155
8. Construa seu dinamômetro...................................................................................... 159
9. Conclusões semelhantes para esportes muito diferentes......................................... 161
SUA PARTE 1.......................................................................................................................... 143
SUA PARTE 2.......................................................................................................................... 145
SUA PARTE 3.......................................................................................................................... 150
SUA PARTE 4.......................................................................................................................... 156
SUA PARTE 5.......................................................................................................................... 157
SUA PARTE 6.......................................................................................................................... 158
SUA PARTE 7.......................................................................................................................... 160
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2. As regras do jogo....................................................... 162
AS LEIS DO MOVIMENTO............................................................................................................... 164
Movimentos compensados e movimentos transmitidos.............................................................. 166
A quantidade de movimento de um objeto e sua conservação.................................................... 167
A conservação da quantidade de movimento de um sistema....................................................... 170
A quantidade de movimento é uma grandeza vetorial................................................................. 172
O princípio da inércia – 1ª lei de Newton..................................................................................... 177
A lei da variação da quantidade de movimento – 2ª lei de Newton.............................................. 177
O princípio da ação e reação – 3ª lei de Newton.......................................................................... 179
Força resultante e aceleração...................................................................................................... 180
VEJA MAIS – Forças constantes ou variáveis...................................................................... 181
VEJA MAIS – Equacionando a queda livre e outros movimentos........................................ 185
ROTAÇÕES TAMBÉM TÊM REGRAS................................................................................................ 190
A velocidade angular................................................................................................................... 191
As rotações também se compensam............................................................................................ 191
VEJA MAIS – Arcos, ângulos e velocidades de rotação....................................................... 192
Quantidade de movimento angular e inércia rotacional.............................................................. 194
CONEXÃO – A inércia rotacional de alguns objetos simples............................................... 195
A conservação da quantidade de movimento angular.................................................................. 196
Torque e aceleração angular........................................................................................................ 197
VEJA MAIS – Correspondências entre rotação e translação............................................... 198
MOVIMENTOS SEM CAUSA IMEDIATA APARENTE........................................................................ 199
CONEXÃO – A mecânica e o mecanicismo.......................................................................... 199
Marés e gravitação...................................................................................................................... 200
Ventos......................................................................................................................................... 200
Som e vibração ........................................................................................................................... 201
Luz e mecânica quântica.............................................................................................................. 201
Curvas e referencial..................................................................................................................... 201
VEJA MAIS – Centrípeta ou centrífuga?............................................................................. 202
FAÇA PARTE
1. Descobrindo e inventando regras desportivas.......................................................... 163
2. Identificando e inventando regras sociais................................................................. 164
3. Perguntas cujas respostas abalaram (e também construíram) o mundo................... 165
4. A conservação da quantidade de movimento em colisões e propulsões................... 171
5. Tempo e força para frear.......................................................................................... 178
6. Em busca das rotações............................................................................................. 193
SUA PARTE 1.......................................................................................................................... 168
SUA PARTE 2.......................................................................................................................... 170
SUA PARTE 3.......................................................................................................................... 175
SUA PARTE 4.......................................................................................................................... 177
SUA PARTE 5.......................................................................................................................... 178
SUA PARTE 6.......................................................................................................................... 180
SUA PARTE 7.......................................................................................................................... 181
SUA PARTE 8.......................................................................................................................... 187
SUA PARTE 9.......................................................................................................................... 193
SUA PARTE 10........................................................................................................................ 196
SUA PARTE 11........................................................................................................................ 199
3. Usando as regras nos esportes e transportes............. 203
A DIVERSIDADE DE ESPORTES E TRANSPORTES............................................................................ 203
PROPULSÕES E RESISTÊNCIAS...................................................................................................... 206
Propulsão nos fluidos.................................................................................................................. 206
Atrito e propulsão em solo firme................................................................................................. 208
Reação normal e força de atrito................................................................................................... 209
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VEJA MAIS – A reação normal e outras forças de contato.................................................. 211
Se há curva, há resultante centrípeta........................................................................................... 216
VEJA MAIS – Resultante e aceleração centrípetas.............................................................. 217
O efeito dissipativo do atrito....................................................................................................... 219
A resistência aplicada por fluidos................................................................................................ 220
VEJA MAIS – Resistência e sustentação.............................................................................. 222
CONEXÃO – Topspin e outros efeitos................................................................................. 223
GRAVIDADE ONIPRESENTE............................................................................................................ 224
Arremessos................................................................................................................................. 224
VEJA MAIS – Arremessos com inclinação de 45° são mais eficientes................................. 226
Equilíbrio e centro de gravidade.................................................................................................. 228
VEJA MAIS – Como evitar um tombo................................................................................. 230
MÁQUINAS SIMPLES...................................................................................................................... 231
Potência e resistência.................................................................................................................. 231
Alavanca..................................................................................................................................... 231
Roldana....................................................................................................................................... 231
Sarilho......................................................................................................................................... 232
Plano inclinado............................................................................................................................ 232
Maior a profundidade, maior a pressão....................................................................................... 235
VEJA MAIS – A experiência de Torricelli e os vasos comunicantes...................................... 238
VEJA MAIS – O princípio de Pascal e a prensa hidráulica.................................................... 240
Empuxo e flutuação..................................................................................................................... 241
VEJA MAIS – A estabilidade de um navio........................................................................... 243
A quantidade de movimento no domínio astronômico................................................................ 245
CONEXÃO – A gravitação na formação dos corpos celestes e na relação entre eles........... 245
ENCONTROS ELÁSTICOS E ENCONTROS PLÁSTICOS..................................................................... 248
Trabalho e energia....................................................................................................................... 248
Colisões e leis de conservação..................................................................................................... 249
VEJA MAIS – Coeficiente de restituição............................................................................. 252
MECÂNICA, A CIÊNCIA DOS MOVIMENTOS................................................................................... 254
CONEXÃO – Enfrentando um problema real...................................................................... 255
FAÇA PARTE
1. Esportes olímpicos................................................................................................... 205
2. Transporte e propulsão............................................................................................ 207
3. Construa sua própria tabela de coeficientes de atrito.............................................. 213
4. Freios e engrenagens............................................................................................... 220
5. Responda novamente............................................................................................... 256
SUA PARTE 1.......................................................................................................................... 205
SUA PARTE 2.......................................................................................................................... 207
SUA PARTE 3.......................................................................................................................... 210
SUA PARTE 4.......................................................................................................................... 214
SUA PARTE 5.......................................................................................................................... 218
SUA PARTE 6.......................................................................................................................... 223
SUA PARTE 7.......................................................................................................................... 227
SUA PARTE 8.......................................................................................................................... 233
SUA PARTE 9.......................................................................................................................... 237
SUA PARTE 10........................................................................................................................ 239
SUA PARTE 11........................................................................................................................ 241
SUA PARTE 12........................................................................................................................ 244
SUA PARTE 13........................................................................................................................ 250
SUA PARTE 14........................................................................................................................ 252
Respostas a questões de múltipla escolha...................... 257
Dados e tabelas de consulta........................................... 258
Siglas de vestibulares..................................................... 261
Sugestões de leitura....................................................... 262
Bibliografia..................................................................... 263
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