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Curso de Física – FI092 - Profis Prof. Pascoal Pagliuso Departamento de Eletrônica Quântica IFGW - UNICAMP Segundo semestre, 2016 • Calendário de provas e testes PROVA 1 – (Tópicos. 1, 2 e 3) 23/09/2016 (C e D) 26/09/2016 (A e B). PROVA 2 – (Tópicos. 4, 5 e 6) 04/11/2016 (C e D) 07/11/2016 (A e B). PROVA 3 – (Tópicos 7, 8, 9) 09/12/2016 (C e D) 08/12/2016 (A e B). Testes Os testes serão realizados no início das aulas, com duração de 25 minutos. Teste 1: 16/09 (C e D) - 19/09 (A e B) Tópicos. 1, 2 e 3. Teste 2: 28/10 (C e D) - 31/10 (A e B) Tópicos. 4, 5 e 6. Teste 3: 02/12 (C e D) - 01/12 (A e B) - Tópicos 7, 8 e 9. Aula - 1 1- Introdução 2- Metódo científico 3- Padrões de medidas (comprimento (m), massa(kg) e tempo (s)) 4- Movimento em 1D Curso de Física Geral F-128 2o semestre, 2016 Introdução ↳ Introdução (1/2) Método Científico Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro • • • • Importância da Física Relação com outras ciências O método Científico Quantidades Físicas – Experimentador • Relógio • Régua • Balança (dinamômetro) A Natureza, seus fenômenos ↳ Introdução (2/2) Método Científico Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro • O ser humano persegue incansavelmente entender a Natureza! • Percepção de ordem, periodicidade – Movimento do Sol (dia e noite) – Movimento da lua (mês) – Estações (ciclo de 365 dias, um ano) • Fenômenos biológicos, meteorológicos Meta da Ciência Introdução ↳ Método Científico (1/4) Padrões de medidas O Kilograma O Metro √ • Observar e entender a regularidade dos fenômenos naturais • Encontrar as Leis Natureza • Século XVI, Galileu Galilei • O Método Científico Desenvolvimento da Ciência Introdução ↳ Método Científico (2/4) Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro √ Filosofia Natural Ciências naturais Telescópios Método Científico Relógios Barômetros Desenvolvimento da Ciência Tecnologia O Método Científico Introdução ↳ Método Científico (3/4) Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro √ • Observação e experimentação: teste crucial na formulação das leis naturais. A física parte de dados experimentais • Acordo com a experiência é o juiz supremo da validade de qualquer teoria • Abstração e indução • Leis e teorias Física Experimental Introdução ↳ Método Científico (4/4) Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro √ Experimentador Relógio Tempo Régua Espaço Dinamômetro Força Padrões de Medidas Introdução √ Método Científico ↳ Padrões de medidas O Tempo O Kilograma O Metro √ • Medidas físicas necessitam de padrões únicos, acessíveis e invariáveis • Em 1971 é criado o Sistema Internacional de Unidades (SI) conhecido como sistema métrico baseado em sete unidades fundamentais • Na mecânica as unidades fundamentais são comprimento(m), massa (kg) e tempo(s) - MKS O Tempo Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas ↳ O Tempo O Kilograma O Metro Escalonamento √ • • • • • • Relógio, qualquer movimento periódico Nascer do sol, intervalo de um dia... Irreversibilidade (nascimento morte!) Galileu usou suas pulsações como relógio Tempo biológico (metabolismo) Tempo psicológico – Com namorada(o), tempo passa rápido – Na fila do banco (o tempo não passa!!!!) Periodicidade Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas ↳ O Tempo O Kilograma O Metro Escalonamento √ • Escalas de Tempo – Celestial, órbitas de planetas – Atômica, frequências de radiação emitida • Rotação da terra em torno do seu eixo • Decaimento radioativo, usado para medir tempo em escala geológica Relógios (instrumento) Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas ↳ O Tempo O Kilograma O Metro Escalonamento √ • • • • • Relógios de Sol (muito antigos) Relógios de água (Egito e Babilônia) Relógios de areia (ampulhetas) Galileu Comparou oscilações do candelabro da Catedral de Pisa com o ritmo do seu pulso. Usou a idéia inversa, pendulo para medir pulso (Ciência Tecnologia) Padrão do tempo Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas ↳ O Tempo O Kilograma O Metro Escalonamento √ • Até 1956, 1 s =1/864000 do dia solar médio (media sobre o ano de um dia) • 1927 Relógio de quartzo • 1967 (13a Conf. Pesos e Medidas) definiu SI, 1s como 9.162.631.770 períodos da radiação do Césio 133. Definição do relógio atômico • 1999 NIST-F1, Padrão atual Alguns tempos Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas ↳ O Tempo O Kilograma O Metro Escalonamento √ Kilograma √ √ √ √ ↳ Introdução Método Científico Padrões de medidas O Tempo O Kilograma (1/3) O Metro Escalonamento • 1889, the 1st CGPM definiu o protótipo do Kilograma como uma peça de Platina Irídio colocada no IBWM. Algumas Massas √ √ √ √ ↳ Introdução Método Científico Padrões de medidas O Tempo O Kilograma (2/3) O Metro Escalonamento Padrão Secondário de Massa √ √ √ √ ↳ Introdução Método Científico Padrões de medidas O Tempo O Kilograma (3/3) O Metro Escalonamento • Ao Isótopo do carbono-12 foi atribuída a massa de 12 unidades de massa atômica (u.m.a.) • 1 u.m.a. = 1,6605402 x 10-27 Kg Átomo Massa (u.m.a.) Incerteza (u.m.a.) Higrogênio-1 1,00782504 0.00000001 Carbono 12 - Cobre-64 63,9297656 0.0000017 Prata-102 101.91195 0.00012 Césio-137 136,959917 0.000006 Platina-190 189,959917 Plutônio-238 238,0495546 0.000024 O Metro Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas √ O Tempo O Kilograma O Metro (1/3) √ √ ↳ • 1791- International System (SI) Metro, kg • 1797- Barra de platina • 1859- Maxwell propõe a linha espectral amarela do sódio. • 1975- Tratado do metro. IBWM • 1960- ICWM, 1.650.763,73 comprimentos de onda da transição 2p10 5d5 do Kriptônio (massa 86) • 1983- Distância percorrida pela luz no vácuo em 1/299.792.458 de segundo Algumas distâncias Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas √ O Tempo O Kilograma O Metro (2/3) √ √ ↳ Métodos indiretos Microscopia eletrônica Microscopia ótica Métodos diretos Luminosidade Alguns prefixos Introdução √ Método Científico √ Padrões de medidas √ O Tempo O Kilograma O Metro (3/3) √ √ ↳ Gigabyte escala de G Microeletônica escala de μ Nanoeletrônica escala de n Conversão de Unidades Movimento em 1-D ↳ • Entender os movimentos é uma das metas das leis físicas. • Mecânica estuda o movimento e suas causas. • Sua descrição e feita pela Cinemática. • Suas causas são descritas pela Dinâmica. • Iniciamos com o Movimento em 1-D. • Grandezas podem ser tratadas como escalares (só vale em 1 D) . O Deslocamento Deslocamento, variação de espaço de (x1,t1) para (x2,t2). Exemplo: corrida de 100 metros. x = x - x 2 1 √ ↳ t = t - t 2 1 x = x - x 2 1 Usain Bolt - 9.58 s (independe do caminho) Velocidade média √ √ ↳ x 2 x1 x vm t 2 t1 t de 0s até 5.01s: v m = 40m / 5.01s = 8.0 m/s de 5.01s até 10.5s: v m = 60m / 5.49s = 10.9 m/s Em todo o intervalo, de 0s até 10.5s: v = 100m / 10.5s = 9.5 m/s m Apesar de útil em alguns casos como esportes, a velocidade média é um conceito impreciso. Velocidade Instantânea Conceito Derivada √ √ x dx vt lim t 0 t dt Calma! Sem desespero! Velocidade Instantânea Geometricamente Conceito Derivada √ √ √ ↳ x dx vt lim t 0 t dt Exemplo: Na corrida, de 100 m, a velocidade em t = 2s é 90m v( t 2s) 8.0 m s 11.2s Tangente Aceleração Média Como a Velocidade média: √ √ √ √ ↳ A corredora acelera uniformemente até 10m/s em t =4s. Mantêm a velocidade nos próximos 4s. De 8s até 12.7s reduz a velocidade para 8m/s. de 0s até 4s: am = 10 m/s / 4 s = 2.5 m/s2 de 4s até 8s: am = 0 m/s / 4 s = 0 m/s2 de 8s até 12.7s: am = - 2 m/s / 4,7 s = -0.42 m/s2 v 2 v1 v am t 2 t1 t Aceleração Instantânea Conceito √ √ √ √ ↳ v dv a lim t 0 t dt Derivada note dv d dx d 2 x a 2 dt dt dt dt Segunda derivada Exemplo: Na corrida, de 100 m, a aceleração em t = 2s é 5.9 m s 2 a ( t 2s) 2.2 m s 2.7s Exemplos Gráficos – V > 0 (constante) x Exemplos Gráficos – V < 0 (constante) x Exemplos Gráficos V > 0 e a > 0 (constante) x Exemplos Gráficos V > 0 e a < 0 (constante) x Exemplos Gráficos V < 0 e a < 0 (constante) x Exemplos Gráficos V < 0 e a > 0 (constante) x
