Física I
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Física I ( FIS130) ( 2013.2) Prof. José Garcia Vivas Miranda vivasm@gmail PowerPoint PPT Presentation


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Presentation Transcript


Física I (FIS130)

(2013.2)

Prof. José Garcia Vivas Miranda

vivasm@gmail.com


Bibliografía complementarFundamentos de Física: Mecânica – Vol. 1. Robert Resnick, Jearl Walker e David Halliday. Ed.: LTC.Sears e Zemansky – Física I, Hugh D. Yong e R. A. Freedman, 10a edição. Adison Wesley.Física – Vol. 1. David Halliday, Robert Resnick e Kenneth S. Krane. Ed.: LTC.Curso de Física Básica: Mecânica. H. MoysésNussenzveig. Ed. EdgardBlücher LTDA.

ALONSO, FINN, Física – Um Curso Universitário


Capítulo 1 Sobre a Ciência

O que é ciência?


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência é o corpo de conhecimentos que descreve a ordem na natureza e a origem dessa ordem.

Tem como finalidade reunir conhecimento sobre o mundo, organizá-lo e condensá-lo em leis e teorias testáveis.


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

  • História da ciência:

  • Grécia

  • Império romano

  • Bárbaros (idade das trevas)

  • Século XIII surge a universidade na Europa


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Medidas científicas:

Uma boa ciência é feita com uma boa medida. (Lord Kelvin)


Precisamos de bons instrumentos para fazermos boas medidas?

Capítulo 1 –Sobre a Ciência


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Medida do tamanho da Terra:

O bibliotecário de Alexandria: Eratóstenes, cerca de 235 a.C.

Circunferência = 40.000km


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Matemática: uma das linguagens da ciência.

Idéias expressas com a matemática, não são ambíguas.


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

  • Atitude científica:

  • Fato

  • Hipótese

  • Teoria


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

  • Atitude científica:

  • Fato  Dados a respeito do mundo passíveis de revisão.

  • Hipótese  Idéia passível de ser testada.

  • Teoria (leis) conjunto de hipóteses testadas.


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

  • Hipóteses :

  • Científicas

  • Não-científicas


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Quais dessas hipóteses é científica?

a)Os átomos são as menores partículas da matéria

b)O espaço é permeado de uma substância não-detectável.

c) Garcia é o melhor professor de todos os tempos.


O método científico (abordagem indutiva)

Capítulo 1 –Sobre a Ciência


Ciência, Arte e Religião

O que tem em comum e diferente?

Capítulo 1 –Sobre a Ciência


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência, Arte e Religião

Todas buscam um significado para o mundo em nossa volta.

Contudo têm raízes diferentes:

A ciência busca entender a ordem do cosmo

A religião busca o porque da ordem.

A arte é a interpretação pessoal e criativa dessa ordem.


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência e Tecnologia

São a mesma coisa?


Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência e Tecnologia

A ciência reúne conhecimento e o organiza

A tecnologia usa esse conhecimento para propósitos práticos.


Física: A ciência fundamental

Movimento, força, energia, matéria, luz, calor, som e o interior dos átomos.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência


Estudar Física é observar a natureza.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência


Medição em FísicaA física está baseada na medição de grandezas físicas. Algumas grandezas físicas foram escolhidas como grandezas fundamentais (como o comprimento, o tempo e a massa); cada uma foi definida e termos de um padrão e recebeu uma unidade de medida (como o metro, o segundo e o quilograma). Outras grandezas físicas são definidas em termos das grandezas fundamentais e de seus padrões de unidades


Sistema Internacional de Unidades (SI)Em1971, na14ª ConferênciaGeralsobre Pesos e Medidas, foramselecionadassetegrandezascomofundamentais, as quaisformam a base do SI. Trêsgrandezasbásicas do SI são:Obs: várias unidades são definidas emrelaçãoem termos das unidades básicas.Ex: 1 watt = 1 W = 1 kg.m2/s3


A notação científica emprega potências de 10 para representar números muito grandes ou muito pequenos. Ex:1.450.000.000 m = 1,45×109 m0,000000567 m = 5,67×10-7 mSão exemplos de prefixos para unidades no SI:


Comprimento (metro) 1792 (França) – um décimo de milionésimo da distância entre o Pólo Norte e o Equador. Mais tarde, por razões práticas o metro foi definido como a distância entre duas linhas finas gravadas nas extremidades de uma barra de platina-irídio (barra do metro padrão).1960 - foi adotado outro padrão baseado no comprimento de onda da luz (1.650.763,73 comprimentos de onda da luz emitida por átomos de criptônio).1983 – O metro é o comprimento da trajetória percorrida pela luz no vácuo durante o inervalo de tempo de 1/299.792.458 de um segundo.


Tempo (segundo)13ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas (1967) adotou o segundo baseado no relógio de césio-133.Um segundo é o tempo tomado por 9.192.631.770 oscilações da luz (de um comprimento de onda especificado) emitida por um átomo de césio-133.Sinais de tempo precisos são enviados a outras partes do mundo através de sinais de rádio sincronizados com relógios atômicos em laboratórios de padronização.


Ver Scale-of-Universe


Distâncias

  • Imagine um transporte que viajasse a 3.000 Km/h (Concord).

  • Rápido não?

  • A essa velocidade demoraríamos apenas 1 minuto para sair da Ribeira e chegar em Itapoã.


Distâncias

  • A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo.


Distâncias

Distâncias

  • A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo.

  • 5 dias para chagar na Lua.


Distâncias

Distâncias

  • 3 anos para Marte.


Distâncias

Distâncias

  • 6 anos para o Sol


Distâncias

Distâncias

30 anos para Júpiter


Distâncias

Distâncias

a estrela mais próxima, Alfa Centaurium

7.700 anos


Grandeza temporal

  • Temos __ minutos que estamos conversando.

  • Faz 2013 anos que nasceu Jesus.

  • O primeiro homem surgiu aproximadamente a 3.200.000 anos atrás.

  • A Terra surgiu à 4.650.000.000 anos atrás.

  • O Universo à 15.000.000.000 anos atrás.

15.000 anos atrás


Grandeza temporal

Se fossemos escrever um livro de 500 páginas sobre a história do Universo o homem estaria na última frase do último parágrafo da última página.

Se o Universo tivesse sido criado em Janeiro, a terra apareceria em março e o homem faltando menos de um segundo para o ano novo.


O Pequeno Universo

  • Em um pequeno grão de arroz temos aproximadamente 2x1022 átomos.

São 2.000.000.000.000.000.000.000 de átomos em

Um pequeno grão de arroz!

Número de habitantes no mundo 7.060.000.000 habitantes.

Exemplo do copo de água nos oceanos.


O Pequeno Universo

  • Se a Terra fosse do tamanho de um átomo, em um grão de arroz teríamos aproximadamente 2.800 sistemas solares!!!


Grandeza temporal

  • Neste segundo que se passou, uma única partícula de ar se chocou aproximadamente 8.000.000.000 vezes com outras partículas de ar.

  • Tempo relativo de Einstein


A imensidão do minúsculo

  • “Eu poderia viver recluso em uma casca de noz e me considerar rei do espaço infinito...” Shakespeare, Hamlet, ato 2, cena 2.

  • Eu poderia viver recluso, por apenas um segundo em uma casca de noz e me considerar rei eterno do espaço infinito


Massa (quilograma)O padrão de massa do SI é um cilindro de platina-irídio mantído próximo a Paris, ao qual foi atribuída a massa de 1 quilograma.Um segundo padrão de massa é o padrão atômico. Foi atribuída a massa de 12 unidades de de massa atômica (u) ao átomo de carbono-12. A relação entre as duas unidades é:1u=(1,6605402±0,0000010)×10-27 kg


Cópia N°20 do Padrão Internacional do quilograma (de Sèvres,na França)


Grandezas complexas podem ser expressas por grandezas elementares

UNIDADES DE BASE DO SI (sistema internacional de unidades)

Ex: 1 N = 1 kg . m/s2


Incertezas e Algarismos SignificativosA diferença entre medidas está naincertezaemrelaçãoao valor real.Algarismos significativossão números de dígitos confiáveis.Exercício: Medida de π. Dados: C=135 mm e d=42,4 mm. Calcule π e escreva o resultado comalgarísmos significativos corretos.

d

C


Precisão e algarismos significativos

Regra 1 – Algarismos significativos: Conte, a partir da esquerda, ignorando todos os zeros iniciais; mantenha todos os dígitos até o primeiro duvidoso.

Ex.: x=3m e x=0,003 km têm apenas 1 algarismo significativo.

x=3,0 ou x=0,0030 têm dois significativos.

Cuidado com notações ambíguas

Ex.: x=300m não esclarece a quantidade de dígitos significativos da medida. Para isso, devemos utilizar a notação científica:

x=3x102 tem apenas um significativo enquanto x=3,0x102 tem dois.

Regra 2 – Ao multiplicar ou dividir, não mantenha no produto ou quociente um número de algarismos significativos maior do que o fator menos preciso.

Ex.: 2,3 x 3,1416 = 7,2

Regra 3 – O número de casas decimais da soma ou da diferença é o mesmo do dado que tiver o menor número de casas decimais.

Ex.: 103,9 kg

2,10 kg

0,319kg

106,319 106,3 kg


Exercícios1 – Escreva, conforme o exemplo abaixo, as unidades em notação científica.a) v = 0,0364 m/s = b) energia de repouso do elétron mec2 = 511000 eV = c) capacidade de armazenamento de um disco rígido comercial = 40 000 000 000 bytes =


3 – Calcule, com a aproximação correta:a) 2,438x1,2 b) 4,39-1,237 c) 8,23/2,0 d) 11,43+9,13


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