1ª SÉRIE (Física)

Conceitos Fundamentais

Referencial – É um corpo em relação ao qual identificamos se determinado corpo em estudo está em movimento ou em repouso.

Vamos inicialmente considerar o corpo em estudo, denominado móvel, um ponto material.

Ponto Material – É um corpo cujas dimensões não interferem no estudo de determinado fenômeno.

Movimento e Repouso – Um ponto material está em movimento quando sua posição, em relação a um determinado referencial, varia no decorrer do tempo. Se sua posição não varia ao longo do tempo, dizemos que o corpo está em repouso em relação àquele referencial.

Trajetória – Conjunto das posições sucessivas ocupadas por um móvel no decorrer do tempo.

Exemplo: a trajetória da mosca

Espaço s de um móvel – Para a localização, em cada instante, de um móvel P ao longo da trajetória, deve-se orientá-la e adotar um ponto O como origem.

A medida algébrica do arco de trajetória OP recebe o nome de espaço s do móvel no instante t.

Variação do espaço ou deslocamento escalar Ds – num dado intervalo de tempo  Dt = t₂ – t₁, é a diferença entre o instante final e o instante inicial, como conseqüência temos Ds = s₂ – s₁.

Velocidade escalar média no intervalo de tempo Dt – É a razão entre a variação do espaço Ds e o correspondente intervalo de tempo Dt:

Vm = Ds / Dt = s₂ – s₁ / t₂ – t_1.

Aceleração escalar média no intervalo de tempo Dt – É a razão entre a variação de velocidade Dv e o correspondente intervalo de tempo Dt:

Am = Dv / Dt = v₂ – v₁ / t₂ – t_1.

Movimento Uniforme ( MU)

- V = Vm = Ds / Dt = constante para qualquer espaço no intervalo de tempo.

- As variações de espaço, ou as distâncias percorridas ao longo da trajetória, são iguais em intervalos de tempos iguais.

- A = Am = 0, já que a velocidade não varia, portanto a aceleração é nula.

- Função horária do espaço é do primeiro grau em t:

De V = Ds / Dt e fazendo Ds = s – s₀ e Dt = t – 0, vem V = s – s₀ / t – 0, portanto s = s₀ + v . t; onde s₀ é o espaço do móvel no instante t = 0, isto é, s₀ é o espaço inicial.

Obs: Um móvel em movimento uniforme pode descrever uma trajetória retilínea ou curvilínea, realizando, respectivamente, movimento retilíneo uniforme (MRU) ou movimento circular uniforme (MCU).

Gráficos do MU – ( S x T)

A função horária do espaço, de um movimento uniforme, é do primeiro grau em t. Assim, o gráfico S x T é uma reta inclinada em relação aos eixos.

Os gráficos de funções crescentes representam movimentos progressivos

(V > 0) e gráficos de funções decrescentes representam movimentos retrógrados ( V < 0).

Vamos considerar a tabela abaixo, que apresenta os espaços percorridos por um móvel e os correspondentes intervalos de tempo marcado.

S (m)	T(s)
0	0
10	2
20	4
30	6
40	8
50	10

        

Transportando esses valores para o plano do espaço em função do tempo

(S x T), obtemos o diagrama a seguir, em que:

V = Ds / Dt = 20 / 4 = 5 m/s

Para o movimento progressivo temos a velocidade constante e positiva e o espaço aumenta em função do tempo:

Para o movimento retrógrado temos a velocidade constante e negativa e o espaço diminui em função do tempo:

Gráfico do MU ( V x T)

A área X compreendida entre a reta e o eixo das abscissas no intervalo considerado é numericamente igual à variação de espaço do móvel entre os instantes t₁ e t₂.  

X = DS

 Exemplo: Calcule o espaço percorrido por um móvel que tem uma velocidade escalar constante igual a 50 km/h em um intervalo de tempo de 3 horas.

Resolução: Quando não é dito no exercício o espaço inicial é zero.

S = S₀ + V . T

S = 0 + 50 . 3 = 150 km

Corpos Extensos

Até agora, analisamos o movimento uniforme considerando os corpos como pontos materiais. Mas existem circunstâncias nas quais as dimensões do corpo são relevantes num certo referencial, quando comparadas às distâncias percorridas pelo corpo.

Exemplo : Um trem de 200 metros de comprimento, com velocidade escala constante de 72 km/h, gasta 36 segundos para atravessar completamente uma ponte. A extensão da ponte, em metros é de:

a)     300

b)    520

c)     600

d)     720

e)     800

Para resolvermos devemos passar tudo para a mesma unidade de medida, para passarmos km/h para m/s, basta dividirmos por 3,6 e se for de m/s para km/h basta multiplicar por 3,6.

72 /3,6 = 20 m/s.

Quando temos um móvel com um comprimento considerado grande, o tamanho é considerado espaço percorrido.

S = S₀ + V . T           S = S _ponte + S _trem

S _ponte + S _trem = 0 + 20 . 36

S _ponte + 200 = 0 + 720

S _ponte = 720 – 200 = 520 metros  opção B

Temos um vídeo muito explicativo sobre o movimento uniforme 

Vídeo do movimento uniforme.

http://www.youtube.com/watch?v=1TiXB5-q9OY

Movimento Uniformemente Variado (MUV)

No movimento uniforme (MU), a velocidade escalar não varia, e a aceleração escalar é nula. A partir de agora vamos revisar movimentos cuja velocidade escalar varia de maneira uniforme, o que significa que a aceleração escalar do movimento é constante.

Características do MUV

- O movimento uniformemente variado caracteriza-se pelo fato de a variação da velocidade escalar do móvel ser sempre a mesma, em intervalos de tempo iguais; ou seja, a aceleração escalar do móvel é constante.

Am = A = V₂ – V₁ / T₂ – T₁

- Valores de aceleração escalar positivos não significam necessariamente movimento acelerado. Para que um movimento seja considerado acelerado, o valor absoluto da velocidade escalar deve aumentar com o passar do tempo. Com base nessa definição, pode correr duas situações, dependendo da orientação da trajetória.

Também conhecido como movimento acelerado, consiste em um movimento onde há variação de velocidade, ou seja, o móvel sofre aceleração à medida que o  tempo passa.

Mas se essa variação de velocidade for sempre igual em intervalos de tempo iguais, então dizemos que este é um movimento uniformemente Variado (também chamado de movimento uniformemente acelerado), u seja, que tem aceleração constante e diferente de zero.

O conceito físico de aceleração difere um pouco do conceito que se tem no cotidiano. Na física, acelerar significa basicamente mudar de velocidade, tanto tornando-a maior ou menor. O conceito formal de aceleração é a taxa de variação de velocidade numa unidade de tempo.

Aceleração – Assim como a velocidade, podemos definir uma aceleração média se considerarmos a variação de velocidade Dv em um intervalo de tempo Dt, e esta média será dada pela razão:

A = Dv / Dt

Velocidade em função do tempo – Nessa função, velocidade inicial e aceleração são constantes. A velocidade v varia linearmente com o tempo t.

V = V₀ + a .t      V = velocidade; V₀ = velocidade inicial; a = aceleração;

T = tempo.

Função horária do MUV – No MUV, há também variação de espaço, portanto, precisamos de uma função que nos forneça o espaço do móvel em função do instante de movimento.

S = S₀ + V₀.t + (at²) / 2 , onde S é o espaço, S₀ é o espaço inicial, V₀ é a velocidade inicial, t é o tempo e a é aceleração

Equação de Torricelli – Evangelista Torricelli obteve uma equação para o MUV que não depende do tempo.

 V² = V₀² + 2.a.DS ,  onde V é a velocidade, V₀ é a velocidade inicial, a é aceleração e DS é a variação do espaço.

Exemplo: Qual o espaço percorrido por um móvel com velocidade inicial de 10m/s, com uma aceleração de 3m/s² durante um intervalo de 4 segundos.

Resolução:

 S = S₀ + V₀.t + (at²) / 2 = 0 + 10.4 + 3.4² / 2 = 0 + 40 + 3 . 16 / 2 = 40 + 3.8 = 40 + 24 = 64 metros.

Aqui tem um vídeo explicativo sobre o movimento uniformemente variado 

Vídeo do movimento uniformemente variado.

http://www.youtube.com/watch?v=-HIDTg9tD78

Questões de revisão 2° bimestre

Exercícios de Fixação

Parte I - Forças

1. Aparelho que mede a intensidade das forças:
a) Termômetro;
b) Tinamômetro;
c) Higrômetro;
d) Anemômetro;

2. A resultante de um sistema de duas forças de mesma direção, mesma intensidade e sentidos contrários é:
a) Perpendicular às componentes;
b) Maior que as componentes;
c) Igual a cada componente;
d) Nula

3. Para se obter a intensidade da resultante de um sistema de forças de mesma direção e sentido, as intensidades das componentes devem ser:
a) Somadas;
b) Subtraídas;
c) Sultiplicadas;
d) Divididas.

4. Tampamos a abertura de uma seringa e comprimimos com o êmbolo o ar que se encontra em seu interior. Ao cessar a força, o êmbolo da seringa:
a) Continua na mesma posição;
b) Volta à posição inicial;
c) Vai até o fundo da seringa;
d) Vai ao fundo da seringa e volta.

5. A força resultante sobre um corpo é nula. Podemos concluir que:
a) A velocidade se mantém constantemente crescente;
b) O mesmo encontra-se em repouso;
c) A aceleração é constante;
d) O corpo pode se encontrar em repouso ou em movimento retilíneo uniforme;

6. Coloca-se um cartão sobre um copo e uma moeda sobre o cartão. Puxando-se bruscamente o cartão, a moeda cai no copo. O fato descrito ilustra:
a) Inércia;
b) Aceleração;
c) Atrito;
d) Ação e reação;

7. Não é necessária a existência de uma força resultante atuando:
a) Quando se passa do estado de repouso ao de movimento uniforme;
b) Para se manter um objeto em movimento retilíneo e uniforme;
c) Para manter um corpo em movimento circular uniforme;
d) Para mudar a direção de um objeto sem alterar o módulo de sua velocidade;

8. Uma força de 1 newton (1 N) tem a ordem de grandeza do peso de:
a) Um homem adulto;
b) Uma criança recém-nascida;
c) Um litro de leite;
d) Uma xicrinha cheia de café.

9. Um bloco está em repouso sobre a superfície de uma mesa. De acordo com o princípio da ação e reação de Newton, a reação ao peso do bloco é:
a) A força que o bloco exerce sobre a mesa;
b) A força que a mesa exerce sobre o bloco;
c) A força que o bloco exerce sobre a Terra;
d) A força que a Terra exerce sobre o bloco.

10. Um corpo sob a ação de uma força constante desenvolve uma trajetória retilínea sobre um plano horizontal sem atrito; cessando de atuar a força:
a) O corpo cessa seu movimento;
b) O corpo movimenta-se com velocidade constante;
c) O corpo movimenta-se com aceleração constante;
d) O corpo movimenta-se com aceleração decrescente;

11. Um operário puxa, por uma das extremidades, uma corda grossa presa, pela outra extremidade, a um caixote depositado sobre uma mesa. Em suas mãos o operário sente uma força de reação à força que ele realiza. Essa força é exercida:
a) Pela corda;
b) Pela mesa;
c) Pelo chão;
d) Pelo caixote;

12. A maior tensão exercida no cabo de um elevador é obtida quando a cabine se desloca:
a) Para cima com velocidade constante.
b) Para baixo com velocidade constante.
c) Para cima com movimento acelerado.
d) Para baixo com movimento acelerado.

13. Quando afirmamos que uma partícula está em equilíbrio, podemos garantir que a partícula se encontra necessariamente:
a) Em repouso;
b) Em movimento;
c) Em repouso ou movimento retilíneo uniforme;
d) Eodas as alternativas estão erradas;

14. Um móvel percorre uma circunferência em movimento uniforme. A força resultante a ele aplicada:
a) É nula porque não há aceleração;
b) É dirigida para o centro;
c) É dirigida para fora;
d) É tanto maior quanto menor a velocidade;

15. No arremesso de peso, um atleta gira um corpo rapidamente e depois o abandona. Se não houvesse influência da Terra, a trajetória do corpo, depois de abandonado pelo esportista, seria:
a) Circular;
b) Parabólica;
c) Espiral;
d) Reta.

16. Um astronauta usou uma balança de mola e uma de braços para fazer um experimento na Lua. Se o experimento do astronauta estiver certo, temos que:
a) As medidas feitas pelas duas balanças seriam as mesmas se efetuadas na Terra;
b) As medidas efetuadas na Lua pelas duas balanças são menores que as medidas efetuadas na Terra;
c) As medidas efetuadas com a balança de braços são as mesmas, tanto na Terra como na Lua, e as efetuadas com a balança de mola são diferentes;
d) As medidas efetuadas com a balança de mola são as mesmas na Lua e na Terra, mas as efetuadas com a balança de braços são diferentes.

17. Para arrastarmos um bloco sobre uma mesa horizontal, aqui na Terra, devemos fazer uma certa força horizontal, vencendo o atrito dinâmico e dando ao bloco uma certa aceleração. Se o bloco e a mesa fossem transportados para a Lua e fosse aplicada no bloco a mesma força poderíamos afirmar que:
a) O bloco adquiriria maior aceleração porque sua massa, na Lua, seria maior do que na Terra;
b) O bloco adquiriria menor aceleração porque a força de atrito seria menor;
c) O bloco adquiriria a mesma aceleração;
d) O bloco adquiriria maior aceleração porque a força de atrito seria menor;

18. São exemplos de grandezas escalares:
a) Massa, área, força e pressão;
b) Força, aceleração, velocidade e deslocamento;
c) Massa, volume, temperatura e energia;
d) Temperatura, peso, deslocamento e velocidade;

19. Uma grandeza é vetorial quando para sua determinação é necessário e suficiente conhecer:
a) Sua intensidade, ou seja, um número acompanhado de sua unidade;
b) Sua unidade e direção num determinado instante;
c) Sua direção e sentido;
d) Sua intensidade, direção e sentido;

20. Em relação à inércia, assinale o conceito correto:
a) A inércia consiste na propriedade que um corpo tem em resistir a uma força;
b) Inércia é a propriedade que todo corpo possui em resistir a um movimento;
c) Inércia é a propriedade que um corpo tem em tender a ficar em repouso;
d) Inércia é a propriedade da matéria de resistir à variação de seu estado de movimento ou de repouso.

21. Desligando o motor de um automóvel que se move numa estrada plana e horizontal, este pára após decorrer certo intervalo de tempo. O fato de ele parar é devido:
a) À inércia;
b) Às forças de atrito;
c) À força resultante ser nula;
d) Ao peso do automóvel.

22. Se uma luta de boxe tivesse como jurados apenas elementos interessados em física, e o ganhador fosse o que tivesse aplicado a força de maior intensidade no adversário, então:
a) A luta terminaria empatada;

b) O vencedor seria o de maior potência muscular;

c) O vencedor seria o de maior massa;

d) O vencedor seria o que conseguisse imprimir aos punhos maior aceleração.

23. Um indivíduo encontra-se sobre uma balança de mola, no interior de um elevador completamente fechado, quando observa que o peso indicado na balança é zero. Então, conclui que:
a) Está descendo com velocidade constante;
b) O elevador está com aceleração igual à da gravidade;
c) A força de atração gravitacional exercida sobre ele é anulada pela reação normal do elevador;
d) A balança está quebrada, visto que isto é impossível.

24. É mais fácil puxar um tijolo sobre um plano quando:

a) Ele está apoiado sobre a face maior;

b) Ele está apoiado sobre a face menor;
c) Ele está apoiado sobre a face média;

d) É indiferente para qualquer dos casos anteriores.

LISTA DE QUESTÕES DO 3º BIMESTRE

Analise as afirmativas abaixo:

    I.   Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho.

   II.   A energia pode ter várias formas: calorífica, cinética, elétrica, eletromagnética, mecânica, entre outras.

 III.   A massa de um corpo pode-se transformar em energia, e a energia sob forma radiante pode transformar-se em um corpúsculo com massa.

Podemos afirmar que:

(a)   Todas as afirmativas estão corretas.

(b)   Todas as afirmativas estão incorretas.

(c)    Apenas I está correta.

(d)   II e III estão corretas.

Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento contrário ao movimento. Pedalando vigorosamente, ele consegue manter a velocidade constante. Pode-se então afirmar que a sua:

(a)   Energia cinética está aumentando.

(b)   Energia cinética está diminuindo.

(c)    Energia potencial gravitacional está aumentando.

(d)   Energia potencial gravitacional está diminuindo.

A energia cinética de um móvel de massa 50 kg e velocidade 20 m/s é igual a:

(a)   5000 joules

(b)   500 joules.

(c)    20000 joules

(d)   10000 joules.

Um corpo de massa 4 kg encontra-se a uma altura de 16 m do solo. Admitindo o solo como nível de referência e supondo g = 10 m/s², a sua energia potencial gravitacional, em joules, é igual a:

(a)   24.

(b)   32.

(c)    64.

(d)   640.

Um corpo de massa 40 kg tem energia potencial gravitacional de 800J em relação ao solo. Dado g = 10 m/s² , podemos afirmar que a que altura do mesmo em relação ao solo é igual a:

(a)   2m.

(b)   3200m

(c)    400m.

(d)   200m.

Qual o valor da velocidade

da luz no vácuo?

a)    3. 10⁷ m/s

b)    3. 10⁸ m/s

c)    3. 10⁹ m/s

d)    3. 10¹⁰ m/s

Três homens, João, Pedro e Paulo, correm com velocidades horizontais constantes de 1,0 m/s, 1,0 m/s e 2,0 m/s respectivamente. A massa de João é 50 Kg, a de Pedro é 50 kg e a de Paulo é 60 Kg.

As energias cinéticas de Pedro e Paulo em relação a um referencial localizado em João são, em joule:

(a)   0 e 30.

(b)  25 e 120

(c)  0 e 0

(d)  100 e 270

Questão 33

Assinale a opção incorreta em reação ao conjunto de astros que formam o Sistema Solar:

(a)   Os Planetas não têm luz própria. Exemplo de planetas: Terra, Júpiter, Saturno e Marte.

(b)   Os Planetas giram em torno do Sol. Exemplo de planetas: Mercúrio, Vênus, Terra e Urano.

(c)    As Estrelas possuem luz própria e iluminam os planetas, satélites, entre outros astros do Sistema Solar.

(d)   Os Satélites possuem luz própria e giram ao redor do Sol. Exemplo de satélites naturais: Lua, Io.

Questão 34

Em relação ao Universo assinale a opção CORRETA:

(a)   O espaço que envolve o mundo em que vivemos e é ocupado por bilhões de astros, é o Espaço Geográfico.

(b)   Nem todos os astros do Universo se movimentam.

(c)    Durante o dia e durante a noite percebemos no Céu uma porção de pontinhos luminosos.

(d)   O imenso conjunto de astros e galáxias chamamos de Universo.

Questão 35

Assinale a opção correta em relação ao conjunto de astros que formam o Sistema Solar:

(a)   Os Planetas têm luz própria.

(b)   Os Planetas giram em torno dos satélites.

(c)    As Estrelas possuem luz própria.

(d)   Os Satélites giram ao redor do Sol.

Questão 36

Em relação ao Universo assinale a opção incorreta:

(a)   O Espaço Sideral equivale ao Universo.

(b)   O espaço que envolve o mundo em que vivemos e é ocupado por bilhões de astros, é o Espaço Geográfico.

(c)    O imenso conjunto de astros e galáxias chamamos de Universo.

(d)   O Espaço Cósmico equivale ao Universo.

Em relação ao Universo assinale a opção correta:

(a)   O espaço que envolve o mundo em que vivemos e é ocupado por bilhões de astros, é o Espaço Geográfico.

(b)   Nem todos os astros do Universo se movimentam.

(c)    Durante o dia e durante a noite percebemos no Céu uma porção de pontinhos luminosos.

(d)   O imenso conjunto de astros e galáxias chamamos de Universo.

(UEG-GO) Antes mesmo de ter uma ideia mais correta do que é a luz, o homem percebeu que ela era capaz de percorrer muito depressa enormes distâncias. Tão depressa que levou Aristóteles - famoso pensador grego que viveu no século IV A.C. e cujas obras influenciaram todo o mundo ocidental até a Renascença - a admitir que a velocidade da luz seria infinita.

(GUIMARÃES, L. A.; BOA, M. F. "Termologia e óptica". São Paulo: Harbra, 1997. p. 177)

Hoje sabe-se que a luz tem velocidade de aproximadamente 300.000 km/s, que é uma velocidade muito grande, porém finita. A teoria moderna que admite a velocidade da luz constante em qualquer referencial e, portanto, torna elásticas as dimensões do espaço e do tempo é:

(a)    A Teoria da Relatividade.

(b)   A Teoria da Dualidade Onda - Partícula.

(c)    A Teoria Atômica de Bohr.

(d)   O Princípio de Heisenberg.

(UNISINOS-RS) Segundo a Teoria da Relatividade de Einstein, uma pessoa que viaja a uma velocidade próxima à da luz, vista por outra considerada em repouso.

I – envelhecerá menos rapidamente.

II – terá um tamanho menor.

III – terá uma massa maior.

Das afirmativas acima:

(a)   Apenas a I é correta.

(b)   Apenas I e II são corretas e III é incorreta.

(c)    I, II e III são corretas.

(d)   I, II E III são incorretas.

duas naves N₁ e N₂ viajando em sentido contrário com velocidade 12k m/s e 10k m/s, respectivamente.

 Medidas da velocidade da luz emitida pelo farol da nave N₂ e realizadas nas naves N₁ e N₂, respectivamente, dão estes valores:

(a)   300.022 km/s e 300.000 km/s.

(b)   300.000 km/s e 300.000 km/s.

(c)    300.012 km/s e 299.990 km/s.

(d)   300.022 km/s e 299.990 km/s.

O que é massa?

a)    É a quantidade de peso.

b)    É a quantidade de matéria.

c)    É a quantidade de tempo gasto.

d)    É a quantidade de espaço percorrido.

O que é peso?

a)    É a força que a terra exerce sobre o corpo.

b)    É a massa de uma pessoa.

c)    É a vazão de uma água.

d)    É a variação entre o tempo e o espaço.

O que é massa inercial?

a)    É uma grandeza cujo valor mede a inércia do corpo.

b)    É o estado físico de um corpo.

c)    É o produto entre a massa e a gravidade.

d)    É o que utilizamos no carro.

Defina energia:

a)    É o trabalho realizado por um corpo

b)    É a propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho.

c)    É o que medimos a matéria.

d)    É a velocidade linear dos corpos.

O que é energia cinética

a)    É a energia que um corpo possui por estar em movimento.

b)    É a energia de um corpo que só depende da posição do corpo.

c)    É o magnetismo de um ímã.

d)    É a altura de um corpo.

O que é energia potencial de um corpo?

a)    É a energia que um corpo possui por estar em movimento.

b)    É a energia de um corpo que só depende da posição do corpo.

c)    É o magnetismo de um ímã.

Qual o valor da velocidade da luz no vácuo?

a)    3. 10⁷ m/s

b)    3. 10⁸ m/s

c)    3. 10⁹ m/s

d)    3. 10¹⁰ m/s

Segundo Albert Einstein na teoria da relatividade, a velocidade da luz é:

a)    É a velocidade máxima com que um sinal portador de energia pode se propagar.

b)    É a velocidade máxima de um corpo somente na Terra.

c)    É a velocidade máxima de um corpo fora da Terra.

d)    É a velocidade de um ser humano.

O que é a Teoria da Relatividade?

a)    É a teoria física que o tempo e espaço são grandezas inter-relativas.

b)    É a teoria física que o tempo e espaço não são grandezas inter-relativas.

c)    É a teoria física que relaciona tempo e energia na terceira dimensão.

d)    É a teoria física que relaciona espaço e massa na terceira dimensão.

Em qual ano foi publicada a teoria da relatividade restrita?

a)    1903

b)    1905

c)    1910

d)    1915

Em qual ano foi publicada a teoria da relatividade geral?

a)    1903

b)    1905

c)    1910

d)    1915

“As leis da física são as mesmas para todos os sistemas de referência inercial.” Este postulado de Einstein é conhecido como:

a)    1ª lei de Newton

b)    2ª lei de Newton

c)    1º postulado de Einstein

d)    2º postulado de Einstein

Algumas consequências de viajar próxima a velocidade da luz são, exceto:

a)    A massa aumenta

b)    O espaço se contrai

c)    O tempo se dilata.

d)    Não existe luz.

O postulado de Einstein que fala sobre a invariância da velocidade da luz em todos os campos da física é:

a)    1ª lei de Newton

b)    2ª lei de Newton

c)    1º postulado de Einstein

d)    2º postulado de Einstein