IntroduçãoA natureza da Física e o método

científico.Grandezas físicas e suas unidades.

Física Básica 1

Introdução: A natureza da física

• Moysés: “A motivação básica da ciência sempre tem sido a de entender o mundo”

• Sears: “A Física é uma ciência experimental. O físico observa fenômenos naturais e tenta achar os padrões e os princípios que relacionam estes fenômenos. Esses padrões são denominadas teorias físicas ou, quando bem estabelecidos e de longo uso, leis e princípios físicos”

A Teoria de Tudo

O método científico

• Observação e experimentação: coleta de dados, elaboração de experimentos reproduzíveis, melhoramento da precisão de medidas, etc.

• Abstração e indução: elaboração de modelos, relações entre grandezas físicas.

• Elaboração de leis e de teorias físicas: generalidade e previsibilidade. Domínio de validade.

• Dominio de validade.

Procurando uma teoria/lei/princípio em física

Experimentos e Observações

(Teoria Física)( )

Limite de validade“A Física não é simplesmente uma coleção de fatos e princípios. É também o processo pelo qual chegamos a princípios gerais que descrevem o comportamento do universo.”“A Física não é matemática. A matemática é a linguagem e a ferramenta principal da Física”

Real e ideal: modelos

• Dependendo do problema e do interesse específico, podemos idealizar um problema usando uma situação idelizada.

Translação Rotação

A bola é uniforme e gira com velocidade constante

t=0,0s

Descrição básica de um fenômeno• Translação da bola: onde? quando?

• onde? Sistema de referência Eixos de coordenadas: Origem Nome da variável Escolha conveniente.

O

z

y

x

𝑟

• quando? Definição de tempos de interesse.

t=10 s

Descrição básica de um fenômeno

Rotação

O x

y

𝑟

• Coordenadas cartesianas: • Coordenadas polares:

𝜃

Sistemas de coordenadasEsféricasCilíndricasCartesianas

Estratégias para resolver problemas

• Identificação dos conceitos relevantes.• Preparação do problema:– Leitura do enunciado.– Identificação e nomeação das variáveis.– Desenho (na maioria das físicas básicas): sistema de

referência.• Avaliação da resposta (contas!).• Revisão final:

• Unidades• “Sentido Físico”:

– Valor numérico corresponde as estimativas iniciais? – equação obtida depende das grandezas físicas esperadas

Grandezas físicas e suas unidades

Sistema Internacional de medidas (SI)

http://en.wikipedia.org/wiki/SI

Grandeza física Nome Simbolo Símbolo dimensional

Distância Metro m L

Massa Kilograma kg M

Tempo Segundo s T

Corrente elétrica Ampere A I

Temperatura Kelvin K

Quantidade de substância

Mol mol N

Intensidade Luminosa

Candela cd J

Definições originais e atuais

Prefixos das Unidades - http://physics.nist.gov/cuu/Units/prefixes.html

Relações entre as unidades básicas

• Tem conexões entre as “sete” e outras unidades.

Exemplo: A=corrente=cargatempo

=Cs

• É muito importante fazer um análise dimensional!

[ I ]=A=[q ][ t ]

=Cs

Comprimentos típicos

Ray and Chales Eames for IBM:https://www.youtube.com/watch?v=hECEUKH_xdE

Outras grandezas físicas.

Exemplo de uma tabela de conversão

Exemplo: conversão de volume

O maior diamante do mundo é o First Star of Africa (cetro real inglês). Seu volume é igual a 1,84 pol.3 Qual é seu volume em centímetro cúbicos? E em metros cúbicos?

=2,54 cm

1cm3=1 (10− 2m )3=10−(2 .3)m3=10−6m 3

1,84 pol  3=(1,84 pol  3 )( 2,54 cm1pol )3

=¿(1,84 .2,54 )(pol   cm1 pol )3

=¿30,2cm  3

Incerteza e Algarismos significativos

• Medidas sempre tem incerteza: depende da precisão do instrumento de medida.– Tempo: Digital, com incerteza sendo o último digito.

• Cronômetro do lab: 0,01 s• Relógio atômico:

– Comprimento: Escala, com incerteza sendo a metade da escala!• Régua: 0,5 mm• Micrómetro: 0,005 mm

• Comunicamos as nossas medidas escrevendo SEMPRE a incerteza:– Exemplo:

Algarismos significativos

Algarismos significativos

Arredondamento

As regras do arredondamento são:• Se o algarismo decimal seguinte for menor

que 5, o anterior não se modifica.• Se o algarismo decimal seguinte for maior que

5, o anterior incrementa-se em uma unidade.• Se o algarismo decimal seguinte for igual a

5,deve-se verificar o anterior:– se ele for par não se modifica– se ele for impar incrementa-se uma unidade.

Estimativas e ordens de grandeza• Estimativa: conta “por cima” com duas opções:– Sabemos como calcular uma grandeza, mais só temos uma

ideia da ordem de grandeza dos dados.– Cálculos complicados simplificados por aproximações.

Exemplo: Indiana Jones foge com barras de ouro na mochila. Um colega diz que ele levou um bilhão de reais...será possível?Cotação do ouro: 1 g = R$ 93,00

1 bilhão de reais = R$ 1 ×1𝑔

100,00 reais=¿ 1 g = 1 kg

1 bilhão de reais = 10 toneladas de ouro

Não é uma conversão!!!