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CIÊNCIAS NATURAIS E SUAS TECNOLOGIAS
ENEM2011
FÍSICA
SETOR A
![Page 2: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/2.jpg)
Física
Módulo 1. Introdução à CinemáticaCinemática1. Descrição dos movimentos. Grandezas básicas utiliza-
das: espaço, tempo, velocidade e aceleração.
Ponto material2. Corpo cujas dimensões tornam-se desprezíveis quando
comparadas à extensão de seu movimento.
Referencial3. Local de observação. Ponto ou corpo em relação ao qual
se define o repouso ou o movimento de objetos.
Um objeto pode estar ao mesmo tempo em repouso e em movimento, segundo dois referenciais diferentes.
Trajetória4. Caminho traçado por um móvel em relação a um refe-
rencial. Mudando-se o referencial, a trajetória do móvel pode-se alterar.
Exemplo
A lâmpada cai retilineamente em relação ao vagão e, ao mesmo tempo, parabolicamente em relação aos trilhos.
Módulo 2. Espaço e tempoEspaço1. Posição de um móvel ao longo de sua trajetória
0
s = – 2 m
Origemdos espaçosReferência
Trajetóriaorientada
Escala
1m
s = + 2 ms = 0
Função horária do espaço2. Expressão da relação espaço–tempo de um móvelExemplo: s = 2 + 4·t (SI)*(*) Sistema Internacional de unidadesEspaço: metros (m)Tempo: segundos (s)
Deslocamento escalar3. Medida da variação de espaço de um móvel
s1
s2
s0
s = s2 – s1
Sentidos de tráfego4.
Progressivos cresce
Ds > 0
Retrógrados decresce
Ds < 0
Enem e Vestibular Dose Dupla 01
![Page 3: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/3.jpg)
Módulo 3. Velocidade escalarVelocidade escalar média1. Velocidade escalar suposta constante num trajeto
(SI)
(Usual)
÷ 3,6
s1 s2
s
t
0
s = s2 – s1
t = t2 – t1
t1 t2
=
=
Deslocamentoescalar
Intervalode tempo
Unidades
km/h
m/s
msvt
Velocidade escalar instantânea2. Velocidade escalar num exato instante. O velocímetro
indica a sua intensidade (módulo de v).
80
km/h
80
km/h
v = + 80 km/h v = – 80 km/hProgressivo Retrógrado
Cálculo vdsdt
= ⇒ Derivada da função horária do espaço
Exemplo: s = 2 · t3 v = 2 · 3 · t3–1 v = 6 · t2
Módulo 4. Movimento uniforme (I)Definição1. Movimento uniforme (MU):Velocidade escalar instantânea constante (não-nula).Desloca Ds iguais em intervalos de tempo Dt iguais.Exemplo
v = 4 m/s constante
4m 4m
1s 1s
Velocidade escalar constante2.
s v · t
0
v
Progressivo
Retrógrado
t
+
0
v
t–
s área
s
sv t
N
Módulo 5. Movimento uniforme (II)Função horária do espaço1.
Espaçoinicial
Velocidadeescalar
Função do 1o graus = s0 + v · t
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 02
![Page 4: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/4.jpg)
Diagrama horário do espaço2.
0 t
t
s0
s s
0
s
t
svt
Progressivo
Retrógrado
Módulo 6. Velocidade relativaDefinição1. É a velocidade, em módulo, que um móvel possui em
relação a um outro móvel tomado como referencial.
Regra prática2.
Móveis em sentidos opostos2.1.
vA vB
vrel = vA + vB
Móveis no mesmo sentido2.2.
vA vB
vrel = vA – vB vA ≥ vB
Movimento uniforme relativo3.
vs
trelrel=
DD
Encontros e ultrapassagens
DD
ts
vrel
rel=
Módulo 7. Aceleração escalarConceito1. Indica o ritmo com que a velocidade escalar varia.a > 0 → v aumentandoa < 0 → v diminuindo
Aceleração escalar média2. Aceleração escalar suposta constante num trajeto.
t1v1
t2v2
v = v2 – v1
t = t2 – t1
=
=
Variação develocidade
Intervalode tempo
mvat
Unidade (SI)
2m s m
s s
Aceleração escalar instantânea3.
vdvdt
= ⇒ Derivada da função horária da velocidade
Seqüência de derivadas:
s = f(t) → v = f(t) → a = f(t) ds/dt dv/dt
Classificação4.
Acelerado |v| cresce v e a sinais iguais
Retardado |v| decresce v e a sinais opostos
Uniforme |v| constante a = 0
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 03
![Page 5: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/5.jpg)
Módulo 8. Movimento uniformemente variado (I)Definição1.
0
a
t
Constante 0
vat
Função horária da velocidade escalar2.
0 t
v
a > 0
a < 0
v0
Velocidadeinicial
Aceleraçãoescalar
Função do 1o grau
v = v0 + a · t
Módulo 9· Movimento uniformemente variado (II)Deslocamento escalar1.
Velocidadeinicial
Metade daaceleração
Função do 2o grau0
v
tt
v = v0 + a · t
v0
v
a2
s = v0 · t + · t2
s áreaN
Velocidade escalar média2.
s
v
v0
t
vm =v0 + v
2
0
v
Equação de Torricelli3.
v v a s202 2= + ⋅ ⋅ D
Módulo 10· Movimento uniformemente variado (III)Função horária do espaço1.
Função do 2o graua2
s = s0 + v0 · t + · t2
Espaçoinicial
Velocidadeinicial
Metade daaceleração
Deslocamentos sucessivos2.
d 3 d 5 d
(0) (t) (2 t) (3 t)
(v0 = 0)
Diagrama horário do espaço3.
s
s0
tti
(Inversão)0
Parábolas
a > 0
a > 0
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 04
![Page 6: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/6.jpg)
Módulo 11· Diagramas horários (I)
Análise dos diagramas horários de MU e MUV
MU
MUV
0
v > 0
v < 0
s
t
s =
s 0 +
v ·
t
v =
v 0 +
a ·
t
+
–t
v
0
a
t 0v =
cte.
0
a =
cte.
0
a =
0
a < 0
a > 0
v0
v0
t
v
0
a < 0
a > 0
t 0
s
s0
s0 +
–t
a
0
s =
s 0 +
v0
· t +
· t2
a 2
Módulo 12· Diagramas horários (II) Gráfico velocidade x tempo
v
0 t
s = áreaN
t
t0
∆s > 0
∆s < 0
Inversão
Uniforme
Aceler
ado
Acelerado
Retardado
Retard
ado
v
Repouso
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 05
![Page 7: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/7.jpg)
Módulo 13· Queda livreExperiência de Galileu1. Todos os corpos soltos num mesmo local, livres da resis-
tência do ar, caem com uma mesma aceleração, quaisquer que sejam suas massas. Essa aceleração é a gravidade (g).
Próximo da superfície da Terra: g @ 10 m/s2
g g
MUV vertical
mM
Cálculos usuais 2.
a = gh
ou
Altura descida
Velocidade atingida
v
v0 = 0 Tempo de queda
v = g · t v = 2 · g · h
h g t22
tq = h2 ·g
Módulo 14· Lançamento vertical para cimaAceleração escalar de voo 1.
a = – g
Subidaretardada v > 0 a = – g
Descidaacelerada v < 0 a = – g
Desprezando-se os efeitosdo ar e orientando-se a
trajetória para cimaa = –g h
máx.
v = 0
v0
Funções horárias2.
0Subida Descida
tS = tD
h
t
hmáx.v0
– v0
Desceacelerando
0Sobe
freando
v
t
hmáx.
v = v0 – g · tg2
h = v0 · t – · t2
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 06
![Page 8: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/8.jpg)
Módulo 15· Velocidade vetorialVetor velocidade1.
Tangente à trajetória
Módulo
v
v
Composição de velocidades2.
Adição vetorial
vrel + varr = vresultante
varrasto
vrelativa
vrel
varr
vres
Módulo 16· Lançamento horizontalMovimentos componentes1.
Mov. horizontal:
Mov. vertical: Parábolah
D
v0
vg
Sem efeito do ar
vx = v0
vx = v0
v’y
MU
MU
V
Cálculos usuais2.
h = g t22 tq = g
2 · h
D = v0 tq
Altura Tempo de queda
Alcance horizontal Velocidade atingida
vy = g tq vx = v0
v = v vx y2 2
Módulo 17· Lançamento oblíquoMovimentos componentes1.
g
v0yv0
vy
vx
vx x
yMUV
MU
Parábola
Mov. horizontal MU Mov. vertical MUVax = 0 vx = constantex = vx · t
ay= – gvy = v0y – g · t
y = v0y · tg
t− ⋅2
2
Cálculos básicos2.
v0v0y
vx
vxv = v0
D
hmáx.
g
Componente de V0
v v
v v senx
y
= ⋅= ⋅
0
0 0
cosθθ
( )220y 0
máx.
Alturamáxima
v v senh
2 g 2 g
⋅ θ= =
⋅ ⋅
Tempo total de voo
T tv sen
gs= ⋅ =⋅ ⋅
22 0 θ
Alcance horizontal
D v Tv sen
gx= ⋅ =⋅0
2 2θ
Enem e Vestibular Dose Dupla 07
Física
![Page 9: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/9.jpg)
Módulo 18· Movimento circular uniforme (I)
vEixo
vEixo
R
s 2 R= 1 volta de roda
Rolamento uniforme
T 2 R 2 R · f = =
2 R
Rv
Período
Frequência
Grandezas escalares constantes
Velocidade linear
Unidades (SI)
T = t de uma volta
T 1
t f = =
n º de voltas
T 2 R 2 R · f
t s v = = =
segundo (s)
hertz (Hz)rps
m/s
Módulo 19· Movimento circular uniforme (II)
∆s∆
R
vGrandezas angulares Unidades
radiano(rad)
Deslocamentoangular
Velocidadeangular
Relação importante: v = · R
rad/s
∆ = ângulo girado = ∆sR
= = =∆t∆ 2 · f
T2
Módulo 20· Movimento circular uniforme (III)
Transmissão por contato
AB
v
RB
RA
AB
Transmissão por correia
v
vv
vA
B
RB
RA
AB
Velocidade linear transmitida
v = A · RA = B · RB
v = 2 fA · RA = 2 fB · RB
fA · RA = fB · RB
Transmissão de movimento circular
Módulo 21· Aceleração vetorial (I)Variação do vetor velocidade1.
A intensidade de • v
varia quando o movimento for acelerado ou retardado.
A direção de • v
varia quando o movimento tiver tra-jetória curvilínea.
Vetor indicativo da variação de velocidade:•
∆v v v
= −2 1
1v
1v
2v
2v
v(t1)
(t2)
Aceleração vetorial média2.
mvt
∆γ =
∆
γ
m e ∆v
possuem mesma direção e mesmo sentido.
m
v
2v
1v
Observação
v
= constante ⇒ ∆v
= 0
⇒ Repouso ou MRU
Enem e Vestibular Dose Dupla 08
Física
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Módulo 22· Aceleração vetorial (II)
Curvilíneoacelerado
Curvilíneoretardado
Em módulo:
Curvilíneouniforme
t ca a
2 2t ca a
ta
ta
ca
ca
v
v
v
ca
Aceleração tangencial 1. Varia a intensidade da velocidade (v
). Só existe em mo-vimentos acelerados ou retardados.
Módulo at
= |a| (módulo da aceleração escalar)
Direção Tangente à trajetória (a mesma de v
)
Sentido • Igual ao de v
, quando acelerado.• Oposto ao de v
, quando retardado.
Aceleração centrípeta 2. Varia apenas a direção da velocidade (v
), ou seja, só existe em movimento com trajetórias curvilíneas.
Módulo
a =vR
v : velocidade escalar
R : raio da curvac
2
instant neoâ
Direção Perpendicular a v
Sentido Orientado para o centro da curva
Módulo 23· Introdução à Dinâmica
Vetor força
EfeitosAlteração de velocidade
Geração de equilíbrioProdução de deformação
Fruto da interação
Móduloou
intensidadeSentido
Direção
UNIDADE (SI)
newton (N)
F
Forças atuantes
Força equivalente às forças atuantes num corpo
· De campo: peso, elétrica e magnética· De contato: tração, normal, atrito etc.
Obtenção: adição vetorial
CORPO
1N
Força resultante Equilíbrio de forças
Estados de equilíbrioMRURepouso
F
FR = 0
R 1 2 3F F F F
1 2 3F F F 0
1F
2F
3F
1F
1F
1F
2F
2F
2F
3F
3F
3F
RF
Enem e Vestibular Dose Dupla 09
Física
![Page 11: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/11.jpg)
Módulo 24· Primeira lei de NewtonInércia1. É a tendência natural que os corpos possuem em manter
velocidade constante.Corpo em repouso • ⇒ tende a ficar em repouso.Corpo em movimento • ⇒ tende a ficar em MRU.
Primeira lei de Newton ou princípio da inércia2.
Se a resultante das forças atuantes num corpo é nula, então o corpo se encontra em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.
Esquematicamente, o princípio da inércia pode ser ex-posto assim:
Equilíbrio
RepousoF 0 v constante
ou MRU
= ⇔ =
Referencial inercial3. Referencial que comprova a lei da inércia: sistema de
referência que não possui aceleração em relação às estre-las “fixas” (sistema inercial primário). Dentro de limites, a Terra pode ser considerada um referencial inercial.
Módulo 25· Segunda lei de Newton
Unidades (SI)
u(m) = kg
u( ) = m/s2
u(F) = N = kg · m/s2 (causa) (efeito)
m
FR
FR m
0
FR
F1
1
mFR F1
1tg
Módulo 26· Componentes da força resultante
F F FR ct
(m)
Ft
at
ac
Fc
FR
F produz a F m at t t t
⇒ = ⋅•
F produz a F m ac c c c
⇒ = ⋅•
Enem e Vestibular Dose Dupla 10
Física
![Page 12: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/12.jpg)
Módulo 27· Força peso e resistência do arForça peso1.
Terra
(m)g
P
N kg m/s2
P = m · g
Não confunda massa e peso.Massa: grandeza escalar que representa a medida da
inércia do corpo.Peso: grandeza vetorial que representa a força gravi-
tacional com que a Terra atrai o corpo.
Força de resistência do ar2.
Velocidade docorpo no arRAR = k · v2
ARR
v
k: constante que depende do formato do corpo, da área de sua maior seção transversal ao movimento e da densi-dade do ar.
Módulo 28· Terceira lei de NewtonPrincípio da ação e reação
Se um corpo A aplicar uma força sobre um corpo B, receberá dele uma força de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto à força que aplicou em B.
ObservaçãoAs forças de ação e reação são de mesma natureza (am-
bas de contato ou ambas de campo), possuem o mesmo nome (o nome da interação) e atuam sempre em corpos di-ferentes, logo não se equilibram.
A B
Par ação-reação
BAF
ABF
F FAB BA
= −
Módulo 29· DinamômetroDinamômetro de tração1. Medidor de força de tração
Intensidadeda tração
P
P
T
T
Dinamômetro de compressão2. Medidor de força normal
P
N
Intensidadeda normal
N
Enem e Vestibular Dose Dupla 11
Física
![Page 13: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/13.jpg)
Blocos comprimidos1.
A B CF
A B C
Ação ereação
Ação ereação
F
1F
1F
2F
2F
CN
BN
AN
AP
BP
CP
Blocos tracionados2.
AB Fio F
ABFio
Ação ereação
Ação ereação
1T
AP
BP
F
2T
1T
2T
BN AN
Módulo 30· Leis de Newton aplicadas em sistemas (I)
Módulo 31· Leis de Newton aplicadas em sistemas (II)Máquina de Atwood1.
B
AmA mB
A
Bloco A
T
AP
A
B
Bloco B
T
BP
B
1T
T
T
Roldana
Módulo 32· Plano inclinado
nP
tP
P
N
Componentes da força peso
Componente tangencial: • Pt = P · sen q
Componente normal: • Pn = P · cos q
Enem e Vestibular Dose Dupla 12
Física
![Page 14: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/14.jpg)
Módulo 33· Força elásticaLei de Hooke1. A intensidade da força deformadora (F) de uma mola ide-
al é diretamente proporcional à deformação (x) produzida.
k: constante elástica
F = k · x
F
x0
L0L
x
F
Força elástica2. É a força transmitida por uma mola deformada.
F = k · x
N m (SI)N/m
Mola puxa
x
Mola empurra
F
F
Módulo 34· Força de atrito dinâmico
P
N
v
af
fa = µd · N
µd: coeficiente de atrito dinâmico ou cinéticoN: intensidade da força normal de compressão
Módulo 35· Força de atrito estático
Repouso
Equilíbrioestático
F
P
N
af
fa = F
Na iminência de deslizamento, a força de atrito estático atinge um valor máximo expresso por:
famáx. = µe · N
µe: coeficiente de atrito estático (µe ≥ µd)N: intensidade da força normal de compressão
Módulo 36· Dinâmica do movimento circular (I)Movimento circular uniforme
No MCU, a força resultante é centrípeta.
ouFc = m · ac
2
cvaR
ac = 2 · R
MCU
m v
R
m
v
Fc
Fc
Enem e Vestibular Dose Dupla 13
Física
![Page 15: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/15.jpg)
Módulo 37· Dinâmica do movimento circular (II)Pêndulo simples1.
R
mv
g
P
T
RF
ca
Curvas verticais2. No ponto mais alto:
N
P
RF
FR = P – N = m · ac
ca
No ponto mais baixo:
N
P
RF
FR = N – P = m · ac
ca
Globo da morte3. No ponto mais alto:
FR = N + P = m · ac
N
P
RF
ca
No ponto mais baixo:
FR = N – P = m · ac
N
P
RF
ca
Módulo 38· TrabalhoTrabalho de uma força constante1.
Unidade (SI): N · m = J (joule)
e(F) = F · d · cos
d
F
e(F) = 0
e(F) = F · d
e(F) = – F · d
Casos usuais
(a) = 0°
(b) = 180°
(c) = 90°
d
F
F
F
Trabalho de uma força tangencial2.
d
de(Ft)
= – Ft · d
e(Ft) = Ft · d
Ft = cte (intensidade constante)1o caso
tF
tF
Ft
Ft*
s
s
0 d
d0
(*) Valor algébrico negativo quando a força for oposta ao movimento.
e
e
Ft cte (intensidade variável)2o caso
e(Ft) áreaN
Enem e Vestibular Dose Dupla 14
Física
![Page 16: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/16.jpg)
Módulo 39· Teorema da energia cinéticaEnergia cinética1. É a energia que um corpo possui por ter velocidade.
vm
2
Cm vE
2
Unidade (SI): joule (J)
Teorema da energia cinética 2. O trabalho da resultante das forças atuantes em um cor-
po é igual à variação da energia cinética do corpo.
dFRFR
v0 v
m m
220
R Cm vm vF E
2 2e
Módulo 40· Trabalho da força peso
A
B
HP
P
Na descida de A para B: e (P) = P · H
Na subida de B para A: e (P) = – P · H
O trabalho da força peso independe da trajetória.
Módulo 41· Energia potencial gravitacionalTrabalho para levantar um corpo1.
H
v0= 0
v = 0
P
F
C (F)E 0 P He
Energia potencial gravitacional 2. É a energia que um corpo possui em razão de sua posi-
ção (altura) no campo gravitacional.
H
m
*
Nível de referência
g (*) Para um corpo extenso,a altura (H) será a doseu centro de massa.
E m g Hpg
Módulo 42· Energia potencial elásticaTrabalho da força elástica1.
F = 0
d = x
Mola sem deformação
F = k · x
0
F
d
x
k · x
e
= =
2
Nk·xárea
2e
Energia potencial elástica2. É a energia que uma mola armazena quando se encontra
deformada.
F
x
L0 L
2
pe
k ·xE
2
= 15
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 15
![Page 17: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/17.jpg)
Módulo 43· Sistemas conservativosEnergia mecânica1.
mv2
2
22 xk
= + +Ec Epg EpeEm
mgH
Conservação da energia mecânica2.
Eminicial = Emfinal
A energia mecânica de um sistema se mantém constante quando nele só operam forças do tipo conservativas: força peso, força elástica e forças cujo trabalho total é nulo.
Módulo 44· Sistemas não-conservativosTeorema da energia mecânica1.
final inicialm m forças não conservativasE E −= + e
Sistemas dissipativos2.
diss. inicial final diss.E E E Ee*m m m m
(*) O trabalho das forças dissipativas (atrito dinâmico e resistência de fluidos) transforma a energia mecânica dis-sipada em energia térmica (calor).
Módulo 45· Potência mecânicaConceito1. A potência mecânica mede a rapidez com que um dis-
positivo transfere ou transforma energia mecânica, através do trabalho de sua força.
Unidade (SI): watt (W) → W = J/s
Potência média2.
mm
EePott t
Potência instantânea de uma força3.
Pot = F · v v
F
Diagrama horário da potência4.
0
Pot
t
t
e = áreaN
Enem e Vestibular Dose Dupla 16
Física
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Módulo 46· Impulso e quantidade de movimentoImpulso de uma força constante1.
t
F
F
I
I F t
Unidade no SI: N · s = kg · m/s
Impulso de uma força variável 2. Se uma força tiver direção constante e intensidade va-
riando no decorrer do tempo, seu impulso será calculado por meio da área sob o gráfico força x tempo.
0
F
tt
l = áreaN
Quantidade de movimento 3.
m
v
Q
Q m v
Unidade no SI: kg · m/s
Observações:u(I) = u(Q) = kg · m/s •
Q• = cte ⇒ Repouso ou MRUTambém é denominado • momento linear.
Teorema do impulso4. “O impulso da resultante das forças atuantes sobre uma
partícula, num certo intervalo de tempo, é igual à variação da quantidade de movimento da partícula nesse mesmo in-tervalo de tempo.”
I QR = ∆
Módulo 47· Sistemas isoladosQuantidade de movimento de um sistema1.
AC
B
AQ
BQ
CQ
Av
Bv
Cv
sist. A B CQ = Q + Q + Q
AQ
BQ
CQ
sist.Q
Quando as velocidades tiverem mesma direção:
Velocidades escalares
Qsist. = mA · vA + mB · vB + mC · vC
Sistema mecanicamente isolado2.
I = 0
Forçasexternas
InteraçãoExternasF = 0
Explosões e colisões
ou t 0
Conservação da quantidade de movimento3.
Sistemaisolado
Explosões e colisões
sist. sist.antes depois
Q Q
Enem e Vestibular Dose Dupla 17
Física
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Módulo 48· Sistemas isolados: exercícios
Enem e Vestibular Dose Dupla 18
Física
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Módulo 49· Colisões frontaisvA vB
A BAntes
A BDepois
'Av '
Bv
Conservação da quantidade de movimento1.
Velocidades escalares
mA · vA + mB · vB = mA · + mB ·
sist. sist.antes depois
Q Q
'Bv'
Av
Coeficiente de restituição2.
B A
A B
v ' v 'e velocidades escalares
v v
velocidade relativa de afastamentoe
velocidade relativa de aproximação
Tipos de choques Coeficiente de restituição Energia mecânica
Perfeitamente elástico e = 1 Conservada
Parcialmente elástico 0 < e < 1 Não conservada
Perfeitamente inelástico e = 0 Perda máxima
Módulo 50· Força e campo gravitacionalLei da gravitação universal1. Matéria atrai matéria na razão direta do produto de suas massas e na razão inversa do quadrado da distância entre
seus centros de massa.
Mm
d
F
F
2
Força de atração gravitacional
M mF G
d
211
2
N mConstante universal: G 6,67 10
kg
Enem e Vestibular Dose Dupla 19
Física
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Campo gravitacional2.
m
F g
h d
R
M Astro
R
Na superfície do astro esférico:
Massa do astrod = R + h
Massa do astroRaio do astro
2
Mg G
d
0 2
Mg G
R
Módulo 51· Satélite em órbita circular
ac
vr
M
MCU
Aceleração centrípeta: • a gGMrc = =2
Velocidade orbital: • v r gGMr
= ⋅ =
Período orbital: • Tr
vrGM
= ⋅ = ⋅22
3π π
Módulo 52· Leis de KeplerLei das órbitas1.
vmáx.
vmín.A1
t1t2
r1 r2Sol
A2
Periélio
Afélio
Elipse
Planeta Lei das áreas2.
∆t1 = ∆t2 ⇒ A1 = A2
Lei dos períodos3.
TR
k2
3= ( ) constante
Em que:T = período de translação do planeta (ano do planeta)•
Rr r
=+1 2
2• (raio médio da órbita)
Enem e Vestibular Dose Dupla 20
Física
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Módulo 53· Equilíbrio de corpo extensoMomento de uma força: M F d= ± ⋅
Linha deação da força
d
Polo
F
Binário ou conjugado: C F d= ± ⋅
d
F
F
Condições de equilíbrio estático do corpo extenso
Para não transladar: a) FR
= 0
Para não girar: b) ΣM
= 0 (qualquer que seja o polo considerado)
Módulo 54· Densidade e pressãoMassa específica (m): substância
m =mV
Densidade (d): corpo
dmV
=
Conceito de pressão
pFAN=
FN
FT
F
A
Pressão hidrostática: teorema de Stevin
A
B
H
Líquido
pB – pA = m·g·H
Pressão total em um ponto
A
H
patm
pA = m·g·H + patm
Para líquidos em equilíbrio
Pontos dentro de um mesmo líquido e na mesma linha horizontal suportam a mesma pressão.
Módulo 55· Teorema de Stevin
Enem e Vestibular Dose Dupla 21
Física
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Módulo 56· Teorema de PascalTeorema de Pascal1.
Os líquidos trasmitem integralmente as variações de pressão que recebem.
Prensa hidráulica2.
SA SB
FA FB
FS
FS
A
A
B
B=
Módulo 57· Força de empuxo
Teorema de Arquimedes
Todo corpo submerso total ou parcialmente num fl uido em equilíbrio recebe deste uma força vertical para cima, denominada empuxo, cujo módulo é igual ao do peso do volume de fl uido deslocado.
E V g VL sub
L
sub= ⋅ ⋅mm : massa espec fica do fluido
: volume sub
í
. mmerso do corpo
: acelera o da gravidade localg çã
Fluido
E
Enem e Vestibular Dose Dupla 22
Física
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CIÊNCIAS NATURAIS E SUAS TECNOLOGIAS
ENEM2011
FÍSICA
SETOR II
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Módulo 1. Grandezas físicasGrandezas escalares1. Bastam um número real e uma unidade de medida para
caracterizá-las.Exemplos: massa, pressão, temperatura etc.
Grandezas vetoriais2. Caracterizadas por: intensidade (módulo + unidades),
direção e sentido e, por isso, representadas vetorialmen-te.
Exemplos: velocidade, força, campo elétrico etc.
Vetores3.
Grandezas proporcionais 4.
Diretamente4.1.
yx
k= (constante)
Inversamente4.2. y · x = k (constante)
Módulo 2. Vetores (I)Produto de um escalar (número real) por um vetor1.
Adição vetorial (método da poligonal)2.
Módulo 3. Vetores (II) Adição vetorial
Método do paralelogramo
A
R
B
R2 = A2 + B2 + 2 · A · B · cos q
Casos particulares
= 0°
180°A
R
B
R = |A – B|
90°A R
B
R2 = A2 + B2
120°
A
R
A
RB
R = A + B Quando A = B, então R = A = B
Módulo 4. Vetores (III)Decomposição vetorial1.
Diferença vetorial2.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 24
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Módulo 5. Carga elétricaCarga elétrica1. Propriedade dos prótons e elétrons que lhes permite
trocar forças elétricas de atração e repulsão.
Unidade (SI)2. C (coulomb)
1 mC (milicoulomb) = 10–3 C1 mC (microcoulomb) = 10–6 C1 nC (nanocoulomb) = 10–9 C1 pC (picocoulomb) = 10–12 C
Princípio da atração e repulsão3. Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elé-
tricas de sinais opostos se atraem.
Princípio da conservação da carga4. Em um sistema eletricamente isolado, a carga elétrica
total do sistema se conserva.
Carga elementar (e)5. Carga do próton ou carga do elétron, em módulo.
e = 1,6 · 10–19
C
qpróton = + eqelétron = – eqnêutron = 0
Quantidade de carga elétrica (Q)6.
|Q| = n · e
Q: carga de um corpon: diferença entre o número de prótons e o número de
elétrons
Corrente elétrica1.
Fonte de tensão
Polo negativo Polo positivo
Fios condutores
Lâmpada
i i
Intensidade da corrente elétrica (i)2.
iQt
= | |DD
DQ: carga elétrica (DQ = n · e)Dt: intervalo de tempo
Unidade (SI): Cs = A (ampère)
Sentido convencional3. O sentido convencional da corrente elétrica é o sentido
oposto ao do movimento das cargas negativas.
Propriedade gráfica4.
i
A
t
DQ =N área A
Módulo 6. Corrente elétrica
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 25
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Módulo 7. Tensão e potência elétricaTensão elétrica (U)1. Mede a quantidade de energia transformada por um componente elétrico por unidade de carga elétrica.
UEq
= DD
→ energia→ carga elétrica
Unidade (SI): JC
V volt= ( )
Potência elétrica (P)2. Mede a quantidade de energia transformada por unidade de tempo.
PEt
= DD
→ energia→ tempo Unidade (SI): J
sW watt= ( )
1 kW (quilowatt) = 103 W1 MW (megawatt) = 106 W1 GW (gigawatt) = 109 W1 TW (terawatt) = 1012 W
Componente elétrico
i
U
– +
P = i · UP: potência elétricai: corrente elétricaU: tensão elétrica
quilowatt-hora (kWh)É a energia transformada por um sistema de 1 kW (1.000 W) de potência durante um intervalo de 1 hora (3.600 s).
1 kWh = 3,6 · 106 J
Módulo 8. Resistores: 1a lei de OhmResistor1. Dispositivo que transforma exclusivamente energia elétrica em energia térmica (efeito joule).
U
0 i
Resistor ôhmico
R = constante tg R U = R · i
N
U
0 i
Resistor não ôhmico
R constante
Potência do resistor3.
P = i · U P = R · i2 P
UR
=2
12. a lei de Ohm
VA
ohm= Ω ( )Unidade (SI):
i
U
R
URi
– +
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 26
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Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 27
Módulo 9· 2a lei de OhmL
A
Secçãotransversal
RLA
= ρ
R: Resistência elétricaL: ComprimentoA: Área da secção transversalρ: Resistividade do material
Unidades de resistividade:SI: W · m
Usual: W⋅mmm
2
Módulo 10· Associação de resistores (I)Associação de resistores em série
R1 R2
Utotal
R3
iU1 U2 U3
i+ –
i
i i
Resistência equivalente (Req)
Req = R1 + R2 + R3 + ...
Não existe nó entre os resistores.Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente
elétrica.A tensão elétrica total se divide entre os resistores.
Utotal = U1 + U2 + U3 + ...
Módulo 11· Associação de resistores (II)Associação de resistores em paralelo
R1
R2A B
i1
i2
i3
U
+ –
itotal itotalR3
Resistência equivalente (Req)1 1 1 1
1 2 3R R R Req= + + + ...
Todos os resistores são ligados entre os mesmos dois pontos.Todos os resistores ficam submetidos à mesma tensão elétrica.A corrente elétrica total se divide entre os resistores.
itotal = i1 + i2 + i3 + ...
Dois resistores (R1 e R2) ⇒ RR RR Req =
⋅+
1 2
1 2
N resistores iguais (R) ⇒ ReqRN
=
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Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 28
Módulo 12· Associação de resistores (III)Curto-circuito Fio de resistência
desprezível (R = 0)
R1 R2 R3
ii
i i
Curto-circuito
Utotal
+ –
A B
Um componente elétrico está em curto-circuito quando seus terminais estão interligados por um fio de resistência desprezível (R = 0).
Quando um componente está em curto-circuito, a ten-são elétrica entre seus terminais é nula.
UAB = 0
Módulo 13· Geradores elétricos (I)Gerador elétrico
Dispositivo que transforma energia não elétrica em energia elétrica para alimentar um circuito elétrico. Exem-plos: pilha de rádio, bateria de celular, bateria de automó-vel, usina hidrelétrica.
r
ii
U
– +
Energia nãoelétrica
Geradorelétrico
PT = Pu + Pd
Energiaelétrica
Energiadissipada
PT Pu
Pd
Equação característica → U = e – r · i
e: força eletromotriz (V)r: resistência interna (W)i: corrente elétrica (A) U: tensão nos terminais do gerador (V)
Potência total → PT = i · e
Potência útil → Pu = i · U
Potência dissipada → Pd = r · i2
Rendimento (h) → h =PPu
T h
e= U
Módulo 14· Geradores elétricos (II)Equação característica
U = e – r · i
U
0 icc i
Curto-circuito
Circuito aberto
ircc = e
r tg
N= θ
Potência útil (Pu)
0
Pu
i
2
4r
2r r
Pu = · i – r · i2
Condições de potência útil máxima2
u máx.P4r
ir
= e2
Req = r
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Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 29
Módulo 15· Circuito gerador-resistorGerador
r– +i i
U
Req
A ddp (U) nos terminais do gerador é igual à ddp na resistência equivalente.
U U
i r i
i r i
i r
q Gerador
q
q
q
Re
e
e
e
R
R
R
=
⋅ = − ⋅
⋅ + ⋅ =
+( ) =
e
e
e
Lei de Ohm–Pouillet: ir eq
=+
eR
Módulo 16· Associação de geradoresAssociação de geradores em série
1 r1+– 2 r2+– 3 r3+–
eeq = e1 + e2 + e3 + ...
req = r1 + r2 + r3 + ...
Associação de geradores em paralelo
r+–
r+–
r+–
eeq = e
rrNeq =
![Page 31: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/31.jpg)
Módulo 17· Receptores elétricosReceptores elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica em energia não elétrica.Exemplos: motores elétricos (ventilador, liquidificador, furadeira etc.) e baterias, quando estão sendo recarregadas.
Receptorelétrico
Energiaelétrica
Energianão elétrica
Energiadissipada
PT Pu
Pd
PT = Pu + Pd
Potência total: PT = i · UPotência útil: Pu = i · e’Potência dissipada: Pd = r’ · i2
Rendimento (h): η ηε
= ⇒ =P
P Uu
T
’
’A B
U
r+ –
i
’e’ → força contraeletromotriz (V)r’ → resistência interna (W)U → tensão aplicada no receptor (V) i → corrente elétrica (A)
Equação característica
U = e’ + r’ · i
Curva característica
’
U
0
Nr’ = tg
i
Módulo 18· Circuito gerador-receptor-resistor
rA B
i
’r’
i
Req
e > e'
Lei de Ohm-Pouillet generalizada
ir r q
= −+ +ε ε ’
’ Re
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 30
![Page 32: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/32.jpg)
Módulo 19· Medidores elétricos (I)
Voltímetro2.
+ –
R
V
U
U
i
Mede tensão elétrica.•Deve ser ligado em paralelo.•Tem resistência interna alta.•
(Ideal: R = ∞)
Amperímetro1.
i i
+ –
U
RA
Mede corrente elétrica.•Deve ser ligado em série.•Tem resistência interna baixa.•
(Ideal: R = 0)
Módulo 20· Medidores elétricos (II)
Voltímetro e amperímetro reais
Ponte de Wheatstone
R1 R2
R3R4
iAAA B
C
D
= 0
U
Ponte equilibrada
UCD = 0
UAC = UAD UCB = UDB
R1 · R3 = R2 · R4
iA = 0
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 31
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Módulo 21· Leis de KirchhoffLei dos nós1.
i1
i2
i3
i4
Nó
A soma das correntes elétricas que chegam em um nó é igual à soma das correntes elétricas que saem deste nó.
↓i1 + i2 = i3 + i4
Lei das malhas2.
i
i
B
1 2
A
C
D
i
R1
R2
i
“Ao se percorrer uma malha, num determinado sentido, até se retornar ao ponto de partida, a soma algébrica das ddps é nula.”
↓UAB + UBC + UCD + UDA = 0
↓– e1 + R1 · i + e2 + R2 · i = 0
↓ ou
e1 – R1 · i – e2 – R2 · i = 0
Módulo 22· Força elétrica (I)Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem1.
F–F Q1 Q2
d
F–F Q1 Q2
d
Cargas elétricas de sinais opostos se atraem2.
F –FQ1 Q2
d
Lei de Coulomb3.
F –FQ q
d2
Q qF Kd
29
0 2N mK 9 10
C(Constante eletrostática do vácuo)
F
F/4
F/9d
2d 3d
Hipérbole
d
F
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 32
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Módulo 23· Força elétrica (II)Força elétrica resultante1.
Q2 < 0
Q3 > 0
Q1 > 0
F2 F1
FR
Soma vetorial
F F FR
= +1 2
Lei dos cossenos
F F F F FR2
12
22
1 22= + + ⋅ ⋅ ⋅ cosθ
Módulo 24· Campo elétrico (I)
F
E
q > 0
FE
q < 0
Definição
:
Campo elétrico de uma carga puntiforme
E
d
Q > 0 P
EQ < 0
d
P
E KQd
=2
Módulo 25· Campo elétrico (II)Campo elétrico resultante
Q2 < 0
P
Q1 > 0
E2 E1
ER
Soma vetorial
E E ER
= +1 2
Lei dos cossenos
E E E E ER2
12
22
1 22= + + ⋅ ⋅ ⋅ cosθ
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 33
![Page 35: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/35.jpg)
Módulo 26· Campo elétrico (III)Linhas de campo elétrico1.
São linhas orientadas que representam o campo elétrico numa região do espaço.•São tangentes ao vetor campo elétrico em cada ponto e orientadas no sentido do vetor campo elétrico.•“Nascem” nas cargas positivas e “morrem” nas cargas negativas.•São mais concentradas onde o campo elétrico é mais intenso.•
A
B
Linhas de força
As linhas de campo estão mais concentradas.
EB > EA
EA
EB
Módulo 27· Potencial elétrico (I)Energia potencial elétrica (E1. pel)
d
Q q EK Q q
dpel =⋅ ⋅
↓ Unidade (SI): J (joule)
Potencial elétrico (V)2. Propriedade associada a cada ponto do espaço e que permite determinar a energia potencial elétrica que uma carga de
prova q adquire quando colocada neste ponto.
VE
qpel= → Unidade (SI): J/C = V (volt)
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 34
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Potencial elétrico gerado por uma carga puntiforme3.
d
Q p V
K QqP =⋅ Q > 0 → Vp > 0
Q < 0 → Vp < 0
Módulo 28· Potencial elétrico (II)
Potencial elétrico resultante
Q1
d1
d2
d3
P
Q2
Q3
Soma escalar
VP = V1 + V2 + V3
VkQd
kQd
kQ
dP = + +1
1
2
2
3
3
Módulo 29· Superfícies equipotenciaisSuperfícies do espaço em que todos os seus pontos possuem o mesmo potencial elétrico.São sempre perpendiculares às linhas de campo elétrico.Ao longo de uma linha de campo elétrico, o potencial elétrico decresce no sentido da linha de campo.
A
B
CSuperfície equipotencial
VA = VB = VC
V1 > V2 > V3
V1
V2
V3
Superfícieequipotencial
Linhas deforça
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 35
![Page 37: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/37.jpg)
Módulo 30· Trabalho no campo elétrico
Trabalho da força elétrica elFe
Campo elétrico
A B
q
el el el
el
A B A BF P P
A BA BF
E E
q (V V )
e
e
AB(U )ddp entre A e B
eFel > 0 → movimento espontâneo → EPel
diminui.
eFel < 0 → movimento forçado → EPel
aumenta.
Módulo 31· Condutores (I)Propriedades de um condutor em equilíbrio eletrostático
As cargas elétricas em excesso se distribuem na superfície externa do condutor.Há maior densidade superficial de cargas nas regiões mais pontiagudas.No interior do condutor, o campo elétrico é nulo.Os pontos internos e os da superfície do condutor possuem o mesmo potencial elétrico.Externamente ao condutor, as linhas de força são normais à sua superfície.Externamente ao condutor, o campo elétrico é mais intenso próximo às regiões pontiagudas.
A B
Menor densidadesuperficial de cargas Maior densidade
superficial de cargas
Região maispontiaguda
>E = 0V = cte BE
AE
Módulo 32· Condutores (II)
Capacitância eletrostática (C)1. Mede a quantidade de carga de um condutor por unidade de potencial elétrico.
CQV
Unidade SI C V F farad= → = ( ) ( ) : /
Condutor esférico2.
CR
Q
Vk QR
CRkesf esf. .= ⋅ =
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 36
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E
0 R d
2k QR
2k Q1
2 R 2k Qd
V
0 R d
k QR
k Qd
Módulo 33· Campo elétrico uniformeCampo elétrico uniforme (CEU)
O vetor campo elétrico tem mesmo módulo, mesma direção e mesmo sentido em todos os pontos.As linhas de força são paralelas entre si e igualmente espaçadas.As superfícies equipotenciais são planos paralelos entre si e perpendiculares às linhas de força.
V1 V2 V3
V1 > V2 > V3
E
E · d = U
E: intensidade do campo elétricod: distância entre duas superfícies equipotenciaisU: ddp entre duas superfícies equipotenciais
1 1NC
Vm
=
Módulo 34· Eletrização (I)Eletrização por atrito1.
A B
B
B
QA = 0
QA > 0
QB = 0
QB < 0
AtritoA
A
Os corpos devem ser constituídos de materiais diferentes.Um dos corpos perde elétrons e o outro ganha elétrons.Os corpos adquirem cargas de sinais opostos e de mesmo módulo.
|QA| = |QB|
Série triboelétrica
Vidro - Lã - Seda - Algodão - Madeira - Âmbar - Enxofre
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 37
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Eletrização por contato2.
A
A
A
B
B
QA < 0 QB = 0e–
QA’ < 0 QB’ < 0
B
A
A
A
B
B
QA > 0 QB = 0e–
QA’ > 0 QB’ > 0
B
Módulo 35· Eletrização (II)
Corpo eletrizado
Terra
Corpo neutro
Q = 0
Q = 0
Q < 0
Q < 0
1o Passo 3o Passo
2o Passo 4o Passo
Módulo 36· Capacitores (I)
Capacitor1. Dispositivo capaz de armazenar carga elétrica.
Armaduras
U
+Q –Q
Q: carga elétrica armazenadaU: tensão aplicada no capacitor
Q = C · U
Capacitância do capacitor↑
Unidade (SI): C / V = F (farad)
Energia potencial elétrica armazenada (E2. pel)
EQ U
pel =⋅2
EC U
pel =⋅ 2
2 E
QCpel =2
2
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 38
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Módulo 37· Capacitores (II)
Capacitor plano1. A
d
C: capacitânciaA: área das armadurasd: distância entre as armadurasε: permissividade elétrica do meio
CA
d=
⋅ε
ε0: permissividade elétrica do vácuo (8,85 · 10–12 F/m)
εr: permissividade relativa do meio
ε= εr · ε0
Associação de capacitores em série2. C1 C2 C3
U1 U2 U3
Q Q Q
Todos os capacitores ficam com a mesma carga elé-•trica (Q).
A ddp total se divide entre os capacitores.•
Utotal = U1 + U2 + U3 + ...
Capacitância equivalente
1 1 1 1
1 2 3C C C Ceq= + + + ...
CC CC Ceq =
⋅+
1 2
1 2
CCNeq =
Associação de capacitores em paralelo3.
C1 C2 C3 U
Q1 Q2 Q3
Todos os capacitores ficam submetidos à mesma ddp (U).•A carga total se divide entre os capacitores.•
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + ...
Capacitância equivalente
Ceq = C1 + C2 + C3 + ...
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 39
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Módulo 38· Campo magnético (I)Linhas de indução magnética1. Linhas fechadas e orientadas que representam o campo
magnético. Quanto maior for a densidade de linhas, mais intenso
será o campo magnético.Externamente ao ímã, “nascem” no norte e “morrem”
no sul.
N S
Vetor de indução magnética (2. B
)É sempre tangente às linhas de indução magnética e no
mesmo sentido destas.
B Linha de induçãomagnética
P
Campo magnético uniforme3. Vetor de indução magnética (B
) é constante em todos os pontos do campo.
Linhas de indução magnética paralelas (direção e senti-do constantes) e equidistantes (módulo constante).
Orientação de bússola4. Uma bússola tende a se orientar paralelamente ao vetor
indução magnética, com o seu norte apontando no sentido do vetor de indução magnética.
B Linha de induçãomagnética
P
S
N
Vetores tridimensionais5. ⊗Do olho do observador para o papel (entrando no papel).
Do papel para o olho do observador (saindo do papel).
Campo produzido por condutor retilíneo 6. percorrido por corrente elétrica
B
i
i
Intensidade: Bir
=⋅
⋅ ⋅mp2
Unidade (SI) : T (tesla)
m → permeabilidade magnética do meio
(vácuo → m0 = 4 · p · 10–7 T m
A⋅
)
Direção: ortogonal ao condutorSentido: dado pela “regra da mão direita”
B
B
B
B
i
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 40
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Módulo 39· Campo magnético (II)Campo magnético no centro de espira circular1.
R
i
i
B
Intensidade
Bi
R=
⋅⋅
m0
2
DireçãoPerpendicular ao plano da espira
SentidoDado pela regra da mão direita
Campo magnético no interior de um solenoide2.
L
i
i i i
i
Norte
Sul
B
Intensidade
Bn i
L=
⋅ ⋅m0
DireçãoA mesma do eixo do solenoide
SentidoDado pela regra da mão direita
Módulo 40· Força magnética (I)Força magnética sobre carga1.
q >0P
FmB
v
Intensidade
F = |q| · v · B · sen q
Direção
Perpendicular ao plano determinado pelos vetores B
e v
SentidoRegra da mão esquerda ou regra do tapa
F
B
v
q > 0B
F
B
F v
v
q > 0
q < 0
Tipos de lançamento e trajetórias2. 1o caso Carga lançada paralelamente às linhas de indução mag-
nética:
q = 0° ou q = 180° → Fmag. = 0
A carga descreve um movimento retilíneo uniforme (MRU).
2o casoCarga lançada perpendicularmente às linhas de indução
magnética:
q = 90° → F = |q| · v · B
A carga descreve um movimento circular uniforme (MCU):
Raio do MCU: Rm vq B
=⋅⋅
Período do MCU: Tm
q B=
⋅ ⋅⋅
2 p
3o casoCarga lançada obliquamente às linhas de indução mag-
nética:
0° < q <180° → F = |q| · v · B · sen q
A carga descreve um movimento helicoidal uniforme em torno das linhas de indução.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 41
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Módulo 41· Força magnética (II)Força magnética sobre condutor 1.
retilíneo percorrido por corrente
Fio condutori
Fm
B
Intensidade
F = B · i · l · sen q
DireçãoPerpendicular ao plano definido pelo condutor e pelo
vetor B
SentidoDado pela regra da mão esquerda ou pela regra do tapa
Força magnética sobre condutores 2. retilíneos e paralelos
Intensidade
Fi i L
d=
⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅
mp
0 1 2
2
SentidoAtração→ Correntes de mesmo sentidoRepulsão → Correntes de sentidos opostos
Correntes elétricas de mesmo sentido
Correntes elétricas de sentidos opostos
i2i1
d
L
F
F
B1
B2
i2
i1
B1
B2
F
– F
Módulo 42· Indução eletromagnética (I)Fluxo magnético (1. φ)Grandeza escalar que mede o número de linhas de indução
magnética que atravessam uma determinada superfície de área A.
φ= B · A · cos q
Unidade (SI) : T · m2 = Wb (weber)
Indução eletromagnética2. Se o fluxo magnético em uma espira condutora fechada
variar com o tempo, esta será percorrida por uma corrente elétrica induzida.
Variaçãodo fluxo
magnético
Forçaeletromotrizinduzida ( )
Correnteelétricainduzida
Lei de Faraday3. A força eletromotriz média induzida (ε) é diretamente
proporcional à rapidez com que o fluxo magnético varia com o tempo.
ε φ= − ∆∆t
Lei de Lenz4. A corrente elétrica induzida em um circuito gera um
campo magnético induzido que se opõe à variação do fluxo magnético que induz essa corrente.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 42
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Módulo 43· Indução eletromagnética (II)
Condutor retilíneo movimentando-se em campo magnético uniforme
Força eletromotriz induzida
L
ii
i
B
v
εind= B · L · v
Módulo 44· Corrente alternada e transformadores
Corrente alternada1.
Aquela que altera seu sentido de propagação em função
do tempo.Gráfico da fem (ε) em função do tempo (t)
1T 2T 3T0
máx
máx
t
máxef 2
εε =
Transformador2.
Dispositivo capaz de alterar a ddp em um circuito de
corrente alternada.Primário: N1 espirasSecundário : N2 espiras
U1 U2N1 N2
UN
UN
1
1
2
2=
Transformador ideal:
P1 = P2
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 43
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Módulo 45· TermometriaGrandeza termométrica1.
Equação termométrica2.
2
1
b
x1 x2x
= a · x + b
N a tg
Escalas termométricas3.
Escala 1º PF 2º PF
Celsius 0° 100°
Fahrenheit 32° 212°
Kelvin 273 373
100
C
0
212
F
32
373
T
273
ºC ºF K
a
b
a
b
a
b
q q
q
C F
C
T
T
532
92735
273
=−
=−
= −
Para cálculo de variação
D D Dq qC F T5 9 5
= =
Módulo 46· Dilatação térmica (I)Dilatação linear
0
L0
L
0
L
DL = L – L0
DL = L0 · a · Dq
L = L0 · (1 + a · Dq)
UnidadeC
C( ) :a1 1°
= ° −
Dilatação superficial
A
A00
0
DA = A – A0
DA = A0 · b · Dq
A = A0 · (1 + b · Dq)
b = 2 · a
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 44
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Módulo 47· Dilatação térmica (II)Dilatação volumétrica
0
0
V
V0
DV = V – V0
DV = V0 · g · Dq
V = V0 · (1 + g · Dq)
g = 3 · a
a b g1 2 3
= =
Variação de densidade com a temperatura
dmV
dmV
dm
V
dd
00
0
0
1
1
= ⇒ =
=⋅ + ⋅
=+ ⋅
( )g q
g q
D
D
Dilatação dos líquidos
V0 V
VAP
1) 2)
0 0
glíquidos > gsólidos
DVreal = DVAP + DVF
greal = gAP + gF
Comportamento térmico da água
Módulo 48· Calor sensívelCalor
Energia em trânsito espontâneo, em virtude exclusiva-mente da diferença de temperatura entre um corpo e outro
Capacidade térmica (C)Grandeza ligada ao corpo
CQ
=Dq
Q: Quantidade de calorDq: Variação de temperaturaUnidade (C): cal/°C; J/K
Calor específico (c)Grandeza ligada à substância
C = m · c
Unidade: cal/(g · °C); J/(kg · K)
Calor sensível
Q = m · c · Dq
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 45
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Módulo 49· Trocas de calorTrocas de calor em sistemas isolados
mBcB
B
A B
C
mAcA
A
mCcC
C
ΣQ = 0 QA + QB + QC = 0
Módulo 50· Calor latenteCalor latente
Q = m · L
L: calor específico latenteUnidade (L): cal/g; J/kg
Potência de uma fonte térmica (P)
PQt
=D
Q: quantidade de calorDt: intervalo de tempoUnidades (P): cal/s; cal/min; J/s(watt)
Módulo 51· Mudanças de faseLeis gerais das mudanças de fase
1a lei: para uma dada pressão, cada substância pura possui uma temperatura fixa de fusão e outra temperatura fixa de vaporização.
2a lei: para uma mesma substância e a uma dada pres-são, a temperatura de solidificação coincide com a de fusão, bem como a temperatura de liquefação coincide com a de vaporização. t (Tempo)
(Temperatura)
Fusão
SS + L
L
VaporizaçãoL + V
V
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 46
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Módulo 52· Diagramas de faseSubstâncias em geral1.
p (Pressão)
Estadolíquido
Vapor Gás
Estadosólido
pT
T C (Temperatura)
T
C
0
Substâncias que se contraem na fusão2. (Água, bismuto, ferro e antimônio)
p (Pressão)
Estadolíquido
Estadosólido
Vapor Gás
pT
T C (Temperatura)
T
C
0
Módulo 53· Propagação do calorCondução 1. ⇒ Sólidos
21
e
A
ΦΦ
D=
⋅ ⋅k Ae
θ
k → Coeficiente de condutividade térmica
Convecção 2. ⇒ Fluidos
Irradiação 3. ⇒ Presença ou não de meio material
Módulo 54· Gases perfeitos (I)
p – PressãoV – VolumeT – Temperatura (absoluta)
p
V
T
Equação de Clapeyron
p · V = n · R · T
n: número de mols
nmM
=
m: massaM: massa molar
R
Ratmmol K
RJ
mol K
Rcal
mol K
: constante
,
,
,
=⋅⋅
=⋅
=⋅
0 082
8 31
2 0
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 47
![Page 49: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/49.jpg)
Transformações gasosas
Transformação geral1.1.
Inicial
p0 V0 T0
p0 · V0
pF VF TF
Final
T0
pF · VFTF
Transformação isobárica (p 1.2. → constante)
V0T0
VFTF
p
T(K) T(K)
V
Transformação isovolumétrica (V 1.3. → constante)
p0T0
pFTF
V
T(K) T(K)
p
Transformação isotérmica (T 1.4. → constante)
p0 · V0 pF · VF
T(K) V
p p
Módulo 55· Termodinâmica (I)Trabalho de um gás1.
À pressão constante1.1. e = p · DV
À pressão variável1.2.
e =N A V
A
p
Módulo 56· Termodinâmica (II)
Energia cinética média por molécula1.
E kTC = 3 2
k = 1,38 · 10–23 J/K (constante de Boltzmann)
Energia interna (U)2. Soma das energias cinéticas de translação das molécu-
las de um gás ideal monoatômico:
U n R T= ⋅ ⋅ 3 2
U E n R T p VC= = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ 3 2
3 2
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 48
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Módulo 57· Primeira lei da termodinâmica
e = Q – DU ou Q = e + DU
e – Trabalho Q – CalorDU – Variação da energia interna
Para os gases ideais monoatômicos:
U E n R T p VC= = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ 3 2
3 2
D DU nR T= 3 2
Transformação adiabáticaQ = 0
Módulo 58· Segunda lei da termodinâmica
Máquina térmica1. Máquina térmica é um sistema no qual existe um flui-
do operante que recebe uma quantidade de calor QA de uma fonte térmica quente, realiza um trabalho e e rejeita a quantidade QB de calor para uma outra fonte fria.
MTQA
QB
Fontequente
Fonte fria
e
QA = QB + e
Rendimentoe
QQQA
B
A1
Máquina de Carnot: maior rendimento possível entre duas fontes térmicas de temperaturas fixas.
TT
B
A
B
A=
η = −1
TTB
A
Segunda lei da termodinâmica2. Enunciado de Kelvin-PlanckNão é possível transferir calor de um corpo frio para
outro corpo quente espontaneamente.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 49
![Page 51: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/51.jpg)
CIÊNCIAS NATURAIS E SUAS TECNOLOGIAS
ENEM2011
FÍSICA
SETOR III
![Page 52: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/52.jpg)
Módulo 1. Conceitos básicos de ÓpticaLuz 1. Agente físico que sensibiliza nossos órgãos visuais.
Fontes de luz2.
Primárias (corpos luminosos)2.1.
Secundárias (corpos iluminados)2.2.
Meios ópticos (quanto à transparência)3. Transparentes Translúcidos Opacos
Velocidade da luz 4. No vácuo: c = 3 · 108 m/s
Ano-luz 5. 1 ano-luz ≅ 9,5 · 1015 m
Fenômenos ópticos básicos 6.
Refl exão6.1. I. Regular
Superfície bempolida
II. Irregular
Superfícieirregular
Refração6.2.
arágua
Absorção6.3. Obs. – Refl exão seletiva (cor dos corpos)
corpo branco
luzbranca
refletetodas
corpo negro
luzbranca
absorvetodas
corpo azul
luzbranca
refletesomente azul
Módulo 2. Princípios da Óptica GeométricaPropagação retilínea1. Em um meio transparente, homogêneo e isotrópico, a luz se propaga em linha reta.
Reversibilidade 2. O caminho percorrido por um raio de luz entre dois pontos quaisquer é único, independentemente do sentido.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 50
![Page 53: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/53.jpg)
PV2D-09-12
Independência 3. Caso haja cruzamento entre dois ou mais raios de luz, estes seguirão seus caminhos como se nada tivesse acontecido.
Aplicação de propagação retilínea da luz4. Sombras na superfície da Terra
Raios solarespraticamenteparalelos
Cãmara escura de orifício
Objeto Imagem
Eclipses lunar e solar
Órbita da LuaÓrbita da Terra
A
CLua
Terra
Lua Sol
A: eclipse solar total B: eclipse solar parcial C: eclipse lunar
B
Módulo 3. Espelhos planos (I)Leis da refl exão1.
RI N
i r
RR
1a) O raio incidente (RI), o raio refl etido (RR) e a reta nor-mal (N) são coplanares.2a) Os ângulos de incidência (i) e de refl exão (r) são iguais.
i = r
Objeto extenso2.2.
A’
B’
Obs. – Enantiomorfi smo:
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 51
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Formação de imagens em espelhos planos 2.
Objeto pontual2.1.
ImagemObjeto
ir
x x
Campo visual de espelhos3. Campovisual
O
O’
Associação de espelhos planos1.
E2
I2 I3
E1
I1 0
n = −360
1º
a
Translação de espelhos planos2.
Objeto Imagem
Dd
D = 2 · d
Módulo 4. Espelhos planos (II)
Rotação de espelhos3. N1
N2E
E
i’i’
i i
b = 2 · a
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 52
![Page 55: [Física][Memorex]](https://reader036.fdocumentos.com/reader036/viewer/2022082203/55cf8f5f550346703b9bacd7/html5/thumbnails/55.jpg)
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 53
Módulo 5· Espelhos esféricos (I)Elementos básicos1.
V Eixo principal
B
A
R
RC
Eixo secundário
Calota esférica
Esfera
C: centro de curvatura do espelhoV: vértice do espelhoR: raio de curvatura
Raios notáveis3. Espelho côncavoa)
VFC
12
VFC3
4
Espelho convexob)
CFV
2
1
CFV
4
3
Obs:. para se determinar a imagem do ponto objeto, conjugada por um espelho esférico, basta traçar dois raios de luz, dentre os notáveis, e determinar o ponto de encon-tro após a reflexão.
a: ângulo de aberturaObs.: condições de estigmatismo de Gauss:
ângulo – a “pequeno” (a ≤ 10°)raios paraxiais –
(em nosso estudo ⇒ espelhos gaussianos)
Foco do espelho2. Ponto no qual se forma a imagem de um objeto que se
encontra no infinito. Pela reversibilidade da luz, para um objeto no foco, a imagem é formada no infinito.
Espelhocôncavo
Eixoprincipal
VFC
Foco principal real
Espelhoconvexo
CFV
Eixoprincipal
Foco principalvirtual
Obs.: distância focal ⇒ fR
=2
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Módulo 6· Espelhos esféricos (II)Imagens (construção gráfica das imagens de objetos reais)
Espelho côncavo1. I. Objeto antes do centro C
A
B CB'
FA'
V
Imagem
real
invertida
menor
II. Objeto sobre o centro C
B'B
C F V
A
A'
Imagem
real
invertida
"igual"
III. Objeto entre o centro C e o foco F
B'C F V
A
A'
B
Imagem
real
invertida
maior
IV. Objeto sobre o foco F
F VC
A
B
( )
( )imprópria
Imagem ∞
V. Objeto entre o foco F e o vértice V
B VC
A
B'F
A'
Imagem
virtual
direita
maior
Obs.: as imagens reais podem ser projetadas.
Espelho convexo2.
VB B' F
A'
C
Objeto em qualquer posição diante do espelho
Imagem
virtual
direita
menor
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 54
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Módulo 7· Espelhos esféricos (III)Estudo analítico
C F V
I
O
f
p
p'
o
i
f: distância focalp: distância do objeto ao espelhop’: distância da imagem ao espelhoo: altura do objetoi: altura da imagem
Equação de Gauss (equação dos pontos conjugados)
1 1 1f p p
= +’
ou, ainda, fp pp p
produtosoma
=+
· ’’
Aumento linear
Aio
pp
= = −’
Convenção de sinais
Elementos (F, O, I) Distância (f, p, p’)
Real +
Virtual –
Elementos (O, I) Altura (o, i)
Direita +
Invertida –
Obs.: referencial de Gauss: na verdade, f, p, p’, o e i são coordenadas (de posição) e não distâncias, por isso os sinais.
C F F C
LuzEixo dasordenadas (o e i)
Eixo principal
Eixo dasabscissas (f, p e p') V
Módulo 8· Leis da refraçãoRefração (mudança de meio óptico)1. Obs.: o que caracteriza um meio óptico é a velocidade
que a luz possui nele.
\ na refração, ocorre mudança de velocidade.
Índice de refração2.
Absoluto (na) MEIO)
( )8MEIO
MEIO
cn c 3·10 m/s novácuo
v= =
1
2
Meio 1Meio 2
RI
RR
N
n1n2
SI
1 2
1 2
n n
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 55
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Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 56
AR AR≅ ⇒ ≅v c n 1MEIO MEIOv c n 1
Obs. :≤ ⇒ ≥
Relativo (nb) 1,2)
nnn
nnn
vv1 2
1
21 2
1
2
2
1, ,= ⇒ = =
Leis da refração3.
Meio 1Meio 2
RI
RR
N
n1n2
S
n1 < n2
1 > 2
I
1
2
O raio incidente (RI), o raio refratado (RR) e a reta 1) normal (N) são coplanares.
Os ângulos (2) q1) e (q2) relacionam-se entre si por:
n1 · sen q1 = n2 · sen q2 (Lei de Snell-Descartes)
Obs.: raios incidentes normais à superfície não sofrem desvio.
A refração ocorre juntamente com uma reflexão. –
Meio 1
Meio 2
N
S
Reflexão
Refração
Módulo 9· Ângulo-limite e reflexão totalCondições básicas para ocorrer reflexão total
A luz deve estar se propagando de um meio 1) p para outro n refringente.O ângulo de incidência deve superar um determinado ângulo-limite (i 2) > L).
Fonte
n1
n2
Raio "limite"
i > LReflexão total
L 12
3
4
3
2
1
+–
2
3
4
n n
n sen L n sen
senLnn
n
nmenor
maior
1 2
1 2
2
1
90
>
⋅ = ⋅
= =
Snell:
º
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Módulo 10· Dioptros planos
ArÁgua
Sn’n
p
p’
O
i
Observador
ArÁgua
Snn’
p
p’
Observador
i
O
Para ângulos de incidência “pequenos”:
p': distância da imagem ao dioptro
p: distância do objeto ao dioptrop ' n 'n' (meio em que se encontra o observador)p nn (meio em que se encontra o objeto)
Módulo 11· Lâmina de faces paralelasMeio óptico limitado por duas faces planas e paralelas
Meio 1
Meio 1
e
i
Meio 2
d
r
i
Deslocamento lateral (d)
de sen i r
r=
⋅ −( )cos
Obs.– No caso de o meio 3 não ser igual ao meio 1, os raios, incidente e emergente, não são paralelos.
Meio 1Dioptro 1
Dioptro 2Meio 3
Meio 2
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 57
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Módulo 12· PrismasMeio óptico limitado por duas faces planas e não pa-
ralelas.
Desvio angular (D)1.
r1i1r2
i2
DA
D
D = i1 + i2 – A
A: ângulo de abertura ou de refringência
A = r1 + r2
Desvio mínimo(D2. mín.)Ocorre quando i1 = i2.
1 2
1 2 mín.
A 2ri i i
r r r D 2 (i r)
Dispersão luminosa3.
Luz branca
VermelhaLAVAAVioleta
Módulo 13· Lentes esféricas: propriedadesNomenclatura e comportamento óptico1.
Perfis e nomenclaturaComportamento óptico
nlente > nmeio nlente < nmeio
Bord
as fi
nas
(con
vexa
s)
Biconvexa Plano-convexa Côncavo-convexa
R1
R2 Convergente Divergente
Bord
as g
ross
as
(côn
cava
s)
Bicôncava Plano-côncava Convexo-côncava
R1
R2Divergente Convergente
Representação2.
Lentes convergentes
A0 F0 Fi AiO
Lentes divergentes
Ai Fi F0 A0O
O centro ptico
F foco objeto F foco imagem
A antiprincipal oi
:
: ; :
:
ó
0
0 bbjeto A antiprincipal imagemi; :
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 58
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Módulo 14· Lentes esféricas: imagensRaios notáveis1.
Lente convergentea)
Ao Fo Fi AiO
21
Ao Fo Fi AiO
4
3
Lente divergenteb)
A oF o
F iA i O
2
1
AoFo
FiAi O
3
4
Imagens (construção gráfica das imagens de objetos reais)2.
Lente convergentea) I. Objeto antes do antiprincipal objeto AO
Ao Fo
Fi Ai
O
imagem
real
invertida
menor
II. Objeto sobre o antiprincipal objeto AO
Ao Fo
Fi Ai
O
imagem
real
invertida
"igual"
III. Objeto entre o antiprincipal objeto AO e o foco obje-to FO
Ao Fo
Fi Ai
O
imagem
real
invertida
maior
IV. Objeto sobre o foco objeto FO
Ao Fo
Fi Ai
O
( )
imprópriaimagem
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 59
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V. Objeto entre o foco objeto FO e o centro óptico O
Ao Fo
Fi Ai
O
imagem
virtual
direita
maior
Lente divergente: objeto em qualquer posição dian-b) te da lente
AoFo
FiAiO
imagem
virtual
direita
menor
Obs. – As imagens reais podem ser projetadas.
Módulo 15· Lentes esféricas: equações Estudo analítico
Veja o exemplo a seguir:
Ao Fo Fi AiO
o
pf
p’
i
f: distância focalp: distância do objeto à lentep’: distância da imagem à lenteo: altura do objetoi: altura da imagem
Equação de Gauss (equação dos pontos conjugados):a)
1 1 1f p p= +
’ ou, ainda, f
p pp p
produtosoma
= ⋅+
’’
Aumento linear:b)
Aio
pp
= = − ’
Vergência ou convergência da lente:c)
Vf
= 1
f metro m
V dioptria di
dioptria grau
dim
m
: ( )
: ( )
" "1 1
11
1 1
=
= = −
Convenção de sinais
Elemento (F, O, I) Distância (f, p, p’)
Real +
Virtual –
Elemento (O, I) Altura (o, i)
↑ +
↓ –
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 60
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Módulo 16· Lentes esféricas: equação dos fabricantesEquação dos fabricantes de lentes1.
R1
R2C1 C2
Vf
nn R R
lente
meio= = −
⋅ +
11
1 1
1 2
Convenção de sinais
Face Raio (R)
Convexa +
Côncava –
Plana ∞
2. Justaposição de lentesDo exemplo:
1 + 2 = 1 2
V V Vf f feqeq
= + ⇒ = +1 21 2
1 1 1
Obs.– Numa associação de lentes, sem justaposição, de-ve-se notar que a imagem fornecida pela primeira lente “se torna” objeto para a segunda lente.
Módulo 17· Óptica da visãoOlho emetrope (olho normal) 1.
Ponto remoto (PR) : infinito
Objeto( )
Ametropias principais2. Miopia a)
Objeto( )
PRM
Imagem
Vf p p PRMlente = = + =
∞+−
⇒1 1 1 1 1’
VPRMlente = − 1
Ponto próximo (PP): 25 cm
Objeto
25 cm
Hipermetropiab)
Objeto
PPH
25 cm
Imagem
Vf p p PPHlente = = + = +
−⇒1 1 1 1
0 251
’ ,
VPPHlente = −41
Presbiopia (vista cansada)c) – correção tal qual a de hipermetropia.
Astigmatismo d) – correção com lentes cilíndricas.
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 61
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Módulo 18· Introdução às ondasOnda 1. Propagação de uma perturbação através de um meio.Obs.– Numa onda, há o transporte de energia sem o
transporte de matéria.
Classificação das ondas2.
Quanto à natureza2.1. Ondas mecânicas:a)
Ondas que precisam de um meio material para se propagarem.
Ondas eletromagnéticas:b) Não precisam de um meio material para sua propagação.Obs.– Espectro eletromagnético:
Ondas
de rá
dio e
TV
Micro-o
ndas
Raios i
nfrav
ermelh
os
Luz visí
vel
Raios u
ltravio
leta
Raios X
Raios y
VAAVAAVFrequência (Hz)
Quanto à propagação2.2. Ondas unidimensionais: propagação em uma linha.a) Ondas bidimensionais: propagação em um plano.b) Ondas tridimensionais: propagação no espaço.c)
Quanto à vibração2.3. Onda transversal: Vibração a) ⊥ Propagação
Propagação Vibração
Onda longitudinal: Vibração ⁄⁄ Propagaçãob)
Propagação
Vibração
Módulo 19· Equação fundamental da OndulatóriaFonte Crista
Vale
AA
v Comprimento de onda (4. l)Distância percorrida em 1 ciclo de onda
Velocidade da onda (v)5.
v = l · f (Equação fundamental da ondulatória)
Características básicas
Período (T)1. Tempo gasto em 1 ciclo de onda
Frequência (f)2.
n ciclos 1f f
t Tº
Importante – Período e frequência só dependem da fonte.
Amplitude (A)3. Elongação máxima na oscilação
Importante – A velocidade de uma onda só depende do meio de propagação.
Observação – Representação de ondas bidimensionais:
FonteFrente deonda
Raio deonda
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 62
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Módulo 20· Ondas: reflexão, refração, difração e interferência
Reflexão 1. A onda retorna ao meio de origem e sua velocidade se
mantém constante.
Ondas unidimensionais (reflexão 1.1. de pulsos em cordas)
Extremidade fixaa) (Ocorre inversão de fase.)
Extremidade livreb) (Não ocorre inversão de fase.)
Ondas unidimensionais (refração 2.1. de pulsos em cordas)
Da corda menos densa para a mais densaa)
Da corda mais densa para a menos densab)
Ondas bidimensionais (também 2.2. válido para tridimensionais)
1
22
1
RI
RR
N
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 63
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Ondas bidimensionais (também 1.2. válido para tridimensionais)
RR
Rl
N
1a lei: RI, RR e N são coplanares. 2a lei: i = r = q
Refração2. A onda muda de meio de propagação. Daí, ocorre mu-
dança de velocidade.
1a lei: RI, RR e N são coplanares.
2a lei: n1 · sen q1 = n2 · sen q2 e, consequentemente:
1 1 1
2 2 2
sen vsen v
Difração3. Contorno de fendas e/ou obstáculos
Frente de onda incidente
Eixo de simetria
Frente de onda esféricaproduzida pela difração
a
Módulo 21· Ondas: interferênciaOndas unidimensionais (superposição de pulsos)1.
Interferência construtiva (IC)a)
A1 A2
A2 A1
P
A
P
I.C.
P
Interferência destrutiva (ID)b)
A1
A1 = A2
A1
A2
A2
P
IDP
P
Ondas bidimensionais (também válido para tridimensionais)2.
X1X2
Linhas deinterferência
destrutiva
Linhas deinterferênciaconstrutiva
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 64
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Diferença de percurso
Dx = |x1 – x2|Dx N= ⋅
l2
Fontes em fase N par ⇒ IC
Módulo 22· Ondas sonoras
Qualidades fisiológicas do som1.
Altura (associada à frequência do som)1.1. Sons altos (agudos) → frequências altasSons baixos (graves) → frequências baixasObs. – Faixa de frequências:
Infrassons Sonsaudíveis
Ultrassons
f (Hz)20.000200
Intensidade (I) (associada à ampli tude da onda)1.2. Sons fortes → amplitudes altasSons fracos → amplitudes baixas
IPrea
=á
Unidade (I): Wm2
(SI)
Limite de audibilidade: I0 = 10–12 W/m2
Nível sonoro (N)
NII
= ⋅100
log , dado em decibéis
Timbre (associado à forma da onda – depende da fonte sonora)1.3. Característica que permite distinguir dois sons de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por instrumentos
diferentes.
Persistência auditiva2. O intervalo mínimo de recepção entre dois sons, necessário para que o ouvido humano possa distingui-los, é de 0,1 s.Reforço: Dt ≈ 0 Reverberação: 0 < Dt < 0,1 sEco: Dt > 0,1 s
Módulo 23· Ondas estacionárias e cordas vibrantesOndas estacionárias1. Resultantes da superposição de duas ondas iguais que se propagam em sentidos opostos, em um mesmo meio.
4a 4a 4a 4a
V V V V
/2 /4 /2 Fuso
NN N N N
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 65
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Módulo 24· Tubos sonoros
Tubos abertos1. L
f nvLn =
2fn = n · f1 (n = 1, 2, 3, ...)
L l fv=l
1o modo de vibração 12l
2L 12vL
2o modo de vibração 22l 2
2L
22vL
3o modo de vibração 32l 2
3L
32vL
n-ésimo modo de vibração
nl2
2Ln
nvL2
Tubos fechados2.
fn = n · f1 (n = 1, 3, 5, ...)f nvLn =
4
L
L l fv=l
1o modo de vibração 14l
4L 14vL
3o modo de vibração 34l 4
3L
34vL
5o modo de vibração 54l 4
5L
54vL
n-ésimo modo de vibração (n ímpar)
nl4
4Ln
nvL4
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 66
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Módulo 25· Efeito DopplerA frequência de uma onda só depende da fonte emissora
e é, portanto, constante. Porém, se houver movimento re-lativo entre fonte e observador, este perceberá a onda com uma frequência diferente da real. Esse fenômeno é chama-do de efeito Doppler.
vFObs. 1 Obs. 2
A frequência aparente (fap) é dada por:
F
0ap F
0F
F
f frequência real da onda
v velocidade da ondav vf f
v velocidade do observadorv v
v velocidade da fonte
Obs.: convenção de sinais
observador fonte+ →
Módulo 26· Movimento harmônico simples (I)
Definição1.
oscilatório
periódico
conservativo
mantido por uma força restauradora
MHS
Obs.: o MHS pode ser estudado como a projeção de um MCU.
MCU ⇒ q = q0 + w · t
MCU MHS
q (rad) Deslocamento angular Fase
w (rad/s) Velocidade angularPulsação ou frequência angular
Função horária da velocidade3.
0 xvMHS
RMCU = AMHS
vMCU
vMCU = w · R = w · A
vMHS = – vMCU · sen q ⇒ v = – w · A · sen(q0 + w · t)
Obs.: |vmáx.| = w · A
Função horária da aceleração4.
Função horária da posição (ou elongação)2.
P
P’0 x
R = A
RMCU = AMHS
x = A · cos q ⇒ x = A · cos (q0 + w · t)
aMHS
0 xRMCU = AMHS
aMCU
a = a cos
aMHS MCU
MCU
− ⋅
= = ⋅
q
a AC w2 a = – w2 · A · cos(q0 + w · t)
Obs.: |amáx.| = w2 · A e a = – w2 · x
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 67
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Módulo 27· Movimento harmônico simples (II)Energia cinética (E1. c)
Em v
c =⋅ 2
2
Energia potencial (E2. p)
Ek x
p =⋅ 2
2
Energia mecânica (E3. m)2
m P
m c p 2máx.
m C
2
m P C
k Aextremos E E
2E E E cte.m v
equilíbrio E E2
k AE E E2
⋅⇒ = == + =
⋅ ⇒ = =⋅= = =
máx.
máx.
máx.
máx.
– A 0 +A
–A 0 +A
x
x
EEm = Ec + Ep = cte.
Ep
Ec
máx.
c
p
E 0
Emáx.
c
p
E 0
Emáx.c
p
E
E 0
Módulo 28· Sistemas periódicosSistema massa-mola1.
Tmk
= 2p
m: massa do corpok: constante elástica da mola
Pêndulo simples2.
L
5º
TLg
= 2p
L: comprimento do fiog: aceleração da gravidade
Módulo 29· Análise dimensionalGrandezas básicas
Grandeza Equação dimensional Unidade SI
Massa M kg
Comprimento L m
Tempo T s
Temperatura q K
Corrente elétrica I A
Física
Enem e Vestibular Dose Dupla 68
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Física
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