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FCM0101 - Física I Prof. Rodrigo Gonçalves Pereira

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Tuesday, 6 March, 12

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Método científico

• A Física é uma ciência experimental.

teoria

experimento


Modelos

• Um modelo é uma versão simplificada de um sistema físico que seria complicado demais analisar com detalhes completos.


Grandeza física Unidade (SI)

distância metro (m)

tempo segundo (s)

massa quilograma (kg)

Sistema Internacional de unidades (SI)


Definições atuais no SI

• 1 segundo é o tempo necessário para a ocorrência de 9.192.631.770 ciclos da radiação emitida na transição entre dois estados hiperfinos de átomos de césio.

Foto: CePOF/INCT de Ótica e Fotônica, São Carlos-SP.



velocidade(m/s)

distância (m)tempo (s)

=


Definições atuais no SIA velocidade da luz no vácuo é uma constante

fundamental.

velocidade(m/s)


=


Definições atuais no SIA velocidade da luz no vácuo é uma constante

fundamental.

• A velocidade da luz no vácuo é definida como c = 299.792.458 m/s.

• 1 metro é a distância percorrida pela luz no vácuo em (1/299.792.458) s.

velocidade(m/s)


=


• 1 quilograma é a massa de um cilindro feito com uma liga de platina e irídio localizado na Agência Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, França.



- d/t = 1,23m/0,65s = 1,89230769... m/s ≅

Algarismos significativos

• Representam a precisão na medida de uma grandeza física.

• Exemplo:

- d = 1,23 m tem 3 algarismos significativos.

- t = 0,65 s tem 2 algarismos significativos.

Regra: o número de algarismos significativos no resultado não pode ser maior do que o menor número

de algarismos significativos dos fatores envolvidos.


- d/t = 1,23m/0,65s = 1,89230769... m/s ≅


• Representam a precisão na medida de uma grandeza física.

• Exemplo:

- d = 1,23 m tem 3 algarismos significativos.

- t = 0,65 s tem 2 algarismos significativos.

1,9 m/s

Regra: o número de algarismos significativos no resultado não pode ser maior do que o menor número

de algarismos significativos dos fatores envolvidos.


• Exemplo:

- comprimento: d = 47,3 m

- largura: L = 12,9 m

- altura: h = 28,1 m

- volume: V = 47,3m x 12,9m x 28,1m =17.145,8 m2

dL

h

≅

Atenção: quando for escrever a resposta numérica de um problema, sempre pense se a precisão faz sentido!



• Exemplo:




- volume: V = 47,3m x 12,9m x 28,1m =17.145,8 m2

dL

h

≅

}

significativos




• Exemplo:




- volume: V = 47,3m x 12,9m x 28,1m =17.145,8 m2

1,71 x 104 m3

dL

h

≅

}

significativos




Estimativas de ordens de grandeza

• Estime o número de fios de cabelo que você tem na sua cabeça.

(a) 103

(b) 105

(c) 107

Moysés, capítulo 1, problema 1.




(a) 103

(b) 105

(c) 107


- área da cabeça: Acabeça ~ 3,14 x (0,15 m)2




(a) 103

(b) 105

(c) 107



- número de fios em 1 mm2: ~ 2 fios/mm2




(a) 103

(b) 105

(c) 107




- área ocupada por fio: Afio~ 0,5 mm2/fio = 5 x 10-7 m2 /fio




(a) 103

(b) 105

(c) 107




- área ocupada por fio: Afio~ 0,5 mm2/fio = 5 x 10-7 m2 /fio

- número de fios na área da cabeça: Acabeça/Afio~ 3,14 x (0,15 m)2 /(5x10-7m2 /fio)

≅141.000 ~ 105


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Escalas de comprimento no universo




Medidas de distância• Exemplo: raio da Terra (século III a.C.)

Equador

✓R s

Alexandria

Siene

- Conhecido: s = 5.000 “stadia” ≅ 785 km

- Erastótenes mediu θ ≅7,2º

- Calcula-se:

- Medidas atuais: raio médio de 6.371 km

s

2⇡R=

✓

360�) R =

360�

7, 2�785km

2⇡⇡ 6.200km


Medidas de tempo• Exemplo: datação por decaimento radioativo

- Meia-vida T1/2: após um tempo T1/2, o número de átomos radioativos cai à metade do número inicial.

tempoT1/2 2T1/20

r(t) =N(C14)

N(C12)r0

r0/2r0/4

r(t)

r(t)

r0=

✓1

2

◆t/T1/2

t = T1/2 log2[r0/r(t)]

- Exemplo: para C14, sabe-se que T1/2 = 5.730 anos.

lei de decaimento exponencial:

fração de isótopos radioativos:


Resumo da aula

• A Física é uma ciência experimental que tem o objetivo de fazer previsões quantitativas sobre fenômenos naturais.

• Para isso, precisamos de um sistema de unidades (SI).

• Resultados de medidas devem ser expressos usando algarismos significativos.

• Os domínios da Física cobrem várias ordens de grandeza. Precisamos saber como estimar ordens de grandeza e fazer medidas na escala apropriada.

Em casa: leia o capítulo 1 e faça os problemas sugeridos!


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