Luz da Física

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Produto Educacional, fruto de uma pesquisa do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - UFMA.

Missão

Ambiente Virtual com recursos didáticos para o ensino e aprendizagem de Física na Educação Básica.

MECÂNICA

A mecânica é o ramo da física que compreende o estudo e análise do movimento e repouso dos corpos, e sua evolução no tempo, seus deslocamentos, sob a ação de forças, e seus efeitos subsequentes sobre seu ambiente. 

Compreende-se a mecânica como sendo o ramo da física que compreende o estudo e análise do movimento e repouso dos corpos, e sua evolução no tempo, seus deslocamentos, sob a ação de forças, e seus efeitos subsequentes sobre seu ambiente.  Saiba mais sobre o estudo da Mecânica, como seus conceitos básicos, objetos de estudos, entre outras informações.

A mecânica é compreendida como o ramo da Física que estuda  o movimento dos corpos de um modo geral.

A Mecânica é a parte da Física que estuda o estado de movimento dos corpos. Ela é dividida em três áreas:

  • Cinemática: Descreve o movimento dos objetos sem se preocupar com suas causas, abrangendo os conteúdos de movimento retilíneo uniforme, movimento uniformemente variado, grandezas vetoriais nos movimentos e movimento circular.

  • Dinâmica: É o estudo dos movimentos e suas causas. Tem como base de seus conteúdos as Leis de Newton.

  • Estática: Estuda o equilíbrio de um sistema sob a ação de várias forças.

 

Exercício 1: Um taxita vai de São Domingos para Presidente Dutra, percorrendo uma distância de 36km em um intervalo de tempo de 30 min. Determina sua velocidade média em km/h e em m/s.

Exercício 2: Um macaco que pula de galho em galho em um zoológico, demora 6 segundos para atravessar sua jaula, que mede 12 metros. Qual a velocidade média dele?

Exercício 3: Um carro viaja de uma cidade A a uma cidade B, distantes 200km. Seu percurso demora 4 horas. Determine sua velocidade média nesse percurso.

Exercício  4: Expresse cada medida abaixo na forma de notação científica:

a) O número de segundos que há em 1 semana.

b) O número de segundos que existe em 1 ano.

c) A distância percorrida pela luz em 1 ano.

d) A massa do seu corpo em gramas.

Exercício  5: (Fuvest) Após chover na cidade de São Paulo, as águas da chuva descerão o rio Tietê até o rio Paraná, percorrendo cerca de 1.000km. Sendo de 4km/h a velocidade média das águas, o percurso mencionado será cumprido pelas águas da chuva em aproximadamente:

a) 30 dias  b) 10 dias  c) 25 dias  d) 2 dias  e) 4 dias

Exercício  6: (UEL) Um carro percorreu a metade de uma estrada viajando a 30km/h e a outra metade da estrada a 60km/h. Sua velocidade média no percurso total foi, em km/h, de

a) 60  b) 54  c) 48  d) 40  e) 30

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  • Exercícios - Dilatação térmica
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TERMODINÂMICA

A termodinâmica é estudo das leis que regem as relações entre calor, trabalho e outras formas de energia, mais especificamente a transformação de um tipo de energia em outra, a disponibilidade de energia para a realização de trabalho e a direção das trocas de calor.

A termodinâmica é o ramo da física que estuda as causas e os efeitos de mudanças na temperatura, pressão e volume — e de outras grandezas termodinâmicas fundamentais em casos menos gerais — em sistemas físicos em escala macroscópica

Calor é energia térmica em trânsito, que ocorre em razão das diferenças de temperatura existentes entre os corpos ou sistemas envolvidos.
Energia é a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho.

A termodinâmica tem como principais pontos o estudo de duas leis, que são:

– Primeira Lei da Termodinâmica: essa lei diz que a variação da energia interna de um sistema pode ser expressa através da diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado por ele durante uma determinada transformação.

As transformações que são estudadas na primeira lei da termodinâmica são:

Transformação isobárica: ocorre à pressão constante, podendo variar somente o volume e a temperatura;
Transformação isotérmica: ocorre à temperatura constante, variando somente as grandezas de pressão e volume;
Transformação isocórica ou isovolumétrica: ocorre à volume constante, variando somente as grandezas de pressão e temperatura;
Transformação adiabática: é a transformação gasosa na qual o gás não troca calor com o meio externo, seja porque ele está termicamente isolado ou porque o processo ocorre de forma tão rápida que o calor trocado é desprezível.

– Segunda Lei da Termodinâmica: enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, essa lei faz restrições para as transformações realizadas pelas máquinas térmicas como, por exemplo, o motor de uma geladeira. Seu enunciado, segundo Carnot, diz que:

Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.

Exercício 1: (Unirg-TO) O Brasil é reconhecidamente um país de contrastes. Entre eles, podemos apontar a variação de temperatura das capitais brasileiras. Palmas, por exemplo, atingiu, em 1º de julho de 1998, a temperatura de 13 ºC e, em 19 de setembro de 2013, a temperatura de 42 ºC (com sensação térmica de 50 ºC). Na escala Kelvin, a variação da temperatura na capital do Tocantins, entre os dois registros realizados, corresponde a:

a) 13 K

b) 29 K

c) 42 K

d) 50 K

Exercício 2: (Mackenzie SP/2006) Um viajante, ao desembarcar no aeroporto de Londres, observou que o valor da temperatura do ambiente na escala Fahrenheit é o quíntuplo do valor da temperatura na escala Celsius. Essa temperatura é de:

a) 5°C

b) 10 °C

c) 15 °C

d) 20 °C

e) 25 °C

Exercício 3: (UFAC) Uma variação de temperatura de 300K equivale na escala Fahrenheit à uma variação de:

a) 540 ºF

b) 54 ºF

c) 300 ºF

d) 2700 ºF

e) n.d.a

Exercício 4: A temperatura é uma grandeza física que mede:

a) grau de agitação das moléculas

b) calor

c) pressão

d) volume

e) densidade

Exercício 5: O calor é definido como uma energia térmica que flui entre os corpos. O fluxo de calor entre dois corpos em contato se deve inicialmente a:

a) temperaturas dos corpos serem iguais

b) temperatura dos corpos serem diferentes

c) os corpos estarem muito quentes

d) os corpos estarem muito frios

e) nda

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ONDULATÓRIA

A ondulatória estuda as ondas de modo geral, em outras palavras, estuda as pertubações que se propagam em alguns meios. A onda é somente energia, pois ela só faz a transferência de energia cinética da fonte, para o meio. Portanto, seja ela qual onda for, não transporta matéria.

Define-se ondulatória como a parte da Física responsável por estudar as características e propriedades dos movimentos das ondas. Ondas. São movimentos oscilatórios que se propagam num meio, transportando apenas energia, sem transportar matéria. Mecânicas – Perturbações provocadas em meios materiais elásticos, transportando energia mecânica (ondas em cordas, em superfícies líquidas, ondassonoras, etc.). Não se propagam no vácuo.

Frequência

Representa o grau de oscilação dos pontos do meio no qual a onda propaga-se. A frequência de uma onda é medida em Hz (hertz), que equivale a 1 segundo. Portanto, se a frequência é de 75 Hz, podemos afirmar que a onda oscila 75 vezes por segundo. Outro fator importante é que o valor da frequência sempre é igual ao valor da fonte.

Período

É o tempo que a fonte precisa para gerar uma onda completa. Relacionando a frequência (f) com o período (T), temos a seguinte equação:

Comprimento da onda

É o tamanho da onda. Esse comprimento pode ser medido de crista a crista (parte mais alta da onda), do início ao fim, ou de vale a vale (parte mais baixa da onda). A crista da onda é denominada pela letra grega lambda (λ).

Velocidade

É a velocidade que a onda leva para propagar-se. Para calcular a velocidade, temos a seguinte equação:

Amplitude

É a distância entre a parte mais baixa (vale) e a parte mais alta (crista) da onda, ou seja, a “altura” da onda.

 

Exercício 1: (IFGO) As ondas são formas de transferência de energia de uma região para outra. Existem ondas mecânicas – que precisam de meios materiais para se propagarem – e ondas eletromagnéticas – que podem se propagar tanto no vácuo como em alguns meios materiais. Sobre ondas, podemos afirmar corretamente que:

a) a energia transferida por uma onda eletromagnética é diretamente proporcional à frequência dessa onda.

b) o som é uma espécie de onda eletromagnética e, por isso, pode ser transmitido de uma antena à outra, como ocorre nas transmissões de TV e rádio.

c) a luz visível é uma onda mecânica que somente se propaga de forma transversal.

d) existem ondas eletromagnéticas que são visíveis aos olhos humanos, como o ultravioleta, o infravermelho e as micro-ondas.

e) o infrassom é uma onda eletromagnética com frequência abaixo da audível.

Exercício 2: A respeito das características das ondas, marque a alternativa errada.

a) Ondas sonoras e ondas sísmicas são exemplos de ondas mecânicas.

b) A descrição do comportamento das ondas mecânicas é feita pelas leis de Newton.

c) As ondas eletromagnéticas resultam da combinação de um campo elétrico com um campo magnético.

d) A descrição das ondas eletromagnéticas é feita por meio das equações de Maxwell.

e) Quanto à direção de propagação, as ondas geradas em um lago pela queda de uma pedra na água são classificadas como tridimensionais.

Exercício 3: O som mais grave que o ouvido humano é capaz de ouvir possui comprimento de onda igual a 17 m. Sendo assim, determine a mínima frequência capaz de ser percebida pelo ouvido humano.

Dados: Velocidade do som no ar = 340 m/s

a) 10 Hz

b) 15 Hz

c) 17 Hz

d) 20 Hz

e) 34 Hz

Exercício 4: (UFPE) Diante de uma grande parede vertical, um garoto bate palmas e recebe o eco um segundo depois. Se a velocidade do som no ar é 340 m/s, o garoto pode concluir que a parede está situada a uma distância aproximada de:

a) 17 m

b) 34 m

c) 68 m

d) 170 m

e) 340 m

Exercício 5: Uma determinada fonte gera 3600 ondas por minuto com comprimento de onda igual a 10 m. Determine a velocidade de propagação dessas ondas.

a) 500 m/s

b) 360 m/s

c) 600 m/s

d) 60 m/s

e) 100 m/s

 

 

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ÓPTICA

A óptica ou ótica é uma palavra de origem grega (optiké) e significa visão. Entende-se a óptica como sendo o ramo da Física que estuda os fenômenos que têm como causa determinante a energia radiante.

Sabe-se que os primeiros relatos referentes à visão foram registrados na Antiguidade pelos filósofos gregos. De acordo com eles, a luz era composta de partículas emitidas pelos olhos em direção aos objetos. Tais partículas atingiam os objetos, deixando-os “iluminados” e, assim, visíveis aos nossos olhos. 

Os fenômenos relacionados à luz e à visão são estudados pelo ramo da Física denominado Óptica.

 

A óptica divide-se em dois ramos de estudo:

Óptica Geométrica:

Estuda os fenômenos relacionados à propagação retilínea da luz em meios transparentes e homogêneos.

Óptica Física

Estuda os fenômenos que estão relacionados à natureza ondulatória da luz, como, por exemplo, interferência e polarização.

Conceitos básicos:

Fontes de Luz: As fontes de luz são corpos capazes de emitir luz, seja ela própria, seja refletida. Fontes de luz podem ser classificadas em:

  • Fontes de luz primárias: São fontes de luz que emitem luz própria. Elas podem ser:
  • Incandescentes: Quando emitem luz em altas temperaturas. Exemplos: o Sol, a chama de uma vela e as lâmpadas de filamento.

Raios de Luz:  São linhas que representam a direção e o sentido de propagação da luz. A ideia de raios de luz é puramente teórica e tem como objetivo facilitar o estudo.

Pincel de luz: Um conjunto de raios de luz que possui uma abertura relativamente pequena entre os raios é chamado de Pincel Luminoso.

Feixe luminoso: É o conjunto de raios luminosos cuja abertura entre os raios é relativamente grande.

Cônico divergente

Os raios luminosos partem de um único ponto (P) e espalham-se.

  • Cônico convergente

Os raios luminosos concentram-se em um único ponto.

Exercício 1:  A luz branca incide sobre um meio transparente cujo índice de refração é igual a 1,2. Assinale a alternativa correta em relação à velocidade da luz nesse meio:

a) A velocidade da luz nesse meio é 1,2 vezes mais rápida do que no vácuo.

b) A velocidade da luz nesse meio é 1,2 vezes mais lenta do que no vácuo.

c) A velocidade da luz nesse meio é igual à velocidade da luz no vácuo.

d) A velocidade da luz nesse meio depende da velocidade do seu observador.

Exercício 2: Quando a luz branca atravessa um prisma transparente, ela decompõe-se, tornando evidente o espectro de cores que se unem para formá-la. O fenômeno descrito refere-se à:

a) dispersão da luz.

b) reflexão da luz.

c) absorção da luz.

d) difração da luz.

e) polarização da luz.

Exercício 3: A luz visível é um tipo de onda eletromagnética. As ondas eletromagnéticas são capazes de propagarem-se no vácuo com uma velocidade de aproximadamente 3.108 m/s. São exemplos de ondas eletromagnéticas:

a) Luz visível, infravermelho, infrassom

b) Micro-ondas, ultrassom, radiação gama

c) Raios X, ondas de rádio, radiação gama

d) Raios X, ondas de rádio, radiação beta

e) Raios X, ondas de rádio, radiação alfa

Exercício 4: (UNESP) Um raio de luz passa do ar para a água, após atingir a superfície da água com um ângulo de incidência de 45°. Quando entra na água, quais das seguintes propriedades da luz variam?

I: comprimento de onda.
II: frequência.
III: velocidade de propagação.
IV: direção de propagação.

a) I e II, somente.
b) II, III e IV, somente.
c) I, III e IV, somente.
d) III e IV, somente.
e) I, II, III e IV.

Exercício 5: (FUVEST) Num dia sem nuvens, ao meio-dia, a sombra projeta no chão por uma esfera de 1,0cm de diâmetro é bem nítida se ela estiver a 10cm do chão. Entretanto, se a esfera estiver a 200cm do chão, sua sombra é muito pouco nítida. Pode-se afirmar que a principal causa do efeito observado é que:
a) o Sol é uma fonte extensa de luz.
b) o índice de refração do ar depende da temperatura.
c) a luz é um fenômeno ondulatório.
d) a luz do Sol contém diferentes cores.
e) a difusão da luz no ar “borra” a sombra.

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ELETROMAGNETISMO

Eletromagnetismo é o ramo da física que estuda unificadamente os fenômenos da eletricidade e do magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético, a interação conjunta entre os campos elétrico e magnético. Tal interação é regida pelas quatro equações de Maxwell.

Saiba mais sobre fenômenos elétricos e magnéticos, em outras palavras, saiba sobre o eletromagnetismo.

Eletromagnetismo é o ramo da física que estuda a relação entre as forças da eletricidade e do magnetismo como um fenômeno único. Ele é explicado pelo campo magnético.

Origem

Michael Faraday (1791-1867) descobriu os efeitos elétricos produzidos pelo magnetismo. Através desses efeitos, chamados de indução eletromagnética, ele explicou a natureza e as propriedades dos campos magnéticos.

Eletromagnetismo

Faraday explicou que o campo magnético é produzido pelas cargas elétricas geradas a partir do atrito entre os corpos que, por sua vez, sofrem atração ou repulsão.

1 Faça uma pesquisa sobre 5 situações que envolvem eletricidade.

2 Quantos tipos de cargas elétricas existem? Quais são elas?

3 O que significa dizer que o átomo está em seu estado fundamental?

4 O que significa eletrizar um corpo?

5 Explique os três processos de eletrização de um corpo.

6 Quais os princípios da eletrostática?

7 Qual a função de um aterramento em uma instalação elétrica?

8 O que é campo elétrico. Cite uma situação onde se perceber o campo elétrico.

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FÍISCA MODERNA

A Física Moderna designa as novas concepções da Física desenvolvidas durante as três primeiras décadas do século XX, resultados das proposições teóricas dos físicos Albert Eisntein e Max Planck.

Saiba mais sobre fenômenos elétricos e magnéticos, em outras palavras, saiba sobre o eletromagnetismo.

A Física Moderna designa as novas concepções da Física desenvolvidas durante as três primeiras décadas do século XX, resultados das proposições teóricas dos físicos Albert Eisntein e Max Planck.

Exercício 1: Todos os dias ficamos expostos a vários tipos de radiações. Seja numa clínica para se realizar um exame com raios X ou simplesmente andando pelas ruas, nosso organismo é constantemente bombardeado por elas. Marque a alternativa que apresenta a radiação de maior penetração no organismo humano.

a) Luz visível

b) Raios gama

c) Ultravioleta

d) Infravermelho

e) Micro-ondas

Exercício 2:

Ao observarmos o espectro de radiação eletromagnética podemos encontrar fótons de alta energia de quais tipos?

a) Ondas de rádio

b) Ultravioleta

c) Micro-ondas

d) Infravermelho

e) Raios X

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As provas são divididas em níveis (I, II e III), sendo o nível I destinado ao 8° e 9° anos, o nível II, ao 1° e 2° anos do Ensino Médio e o nível III ao 3° ano. O programa teve início em 1999 e está em atuação atualmente abrangendo boa parte dos alunos de todo o país.

OBA – Olimpíada Breasileira de Astronomia e Astronáutica

A Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica é um evento nacional realizado nas escolas brasileiras previamente cadastradas desde 1998 pela Sociedade Astronômica Brasileira.

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