Grandezas

     Uma grandeza é tudo aquilo que pode ser medido. Por exemplo: temperatura (termômetro), velocidade (velocímetro), tempo (relógio), comprimento (trena), massa (balança), força (dinamômetro), distância (trena) e etc.

    Não é uma grandeza aquilo que não pode ser medido. Por exemplo: dor, amor, simpatia e etc.
    As grandezas podem ser:

  • Diretamente proporcionais: são aquelas grandezas que variam com a outra na mesma proporção. Por exemplo: se uma grandeza dobra (x2) a outra dobra também(x2), se uma grandeza triplica (x3) a outra é triplicada também(x3).
  • Inversamente proporcionais: são aquelas grandezas que quando aumentam a outra diminui na mesma proporção e vice-versa. Por exemplo: se uma grandeza dobra (x2), a outra reduzida pela metade(÷2), se uma grandeza triplica(x3) a outra é reduzida três vezes(÷3).
  • Escalares: são aquelas grandezas que com o seu módulo (valor numérico) e unidade de medida são informações suficientes para sua compreensão. Por exemplo: Massa, tempo, comprimento, área, volume e etc.
  • Vetoriais: são aquelas grandezas que além do seu módulo (valor numérico) e unidade de medida necessitam que seja especificado uma direção (reta suporte: horizontal/vertical) e um sentido (para onde: esquerda, direita, para cima e para baixo). As grandezas vetoriais são representadas por um vetor, um seguimento de reta orientado. Por exemplo: Força, deslocamento, velocidade, aceleração e etc.


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MATERIAIS COMPLEMENTARES

A Física e seus ramos

 De acordo com o FNDE,

“Física (do grego antigo: φύσις physis "natureza") é a ciência que estuda a natureza e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais. Analisa suas relações e propriedades, além de descrever e explicar a maior parte de suas consequências. Busca a compreensão científica dos comportamentos naturais e gerais do mundo em nosso torno, desde as partículas elementares até o universo como um todo. Com o amparo do método científico e da lógica, e tendo a matemática como linguagem natural, esta ciência descreve a natureza através de modelos científicos.” (2017, http://www.fnde.gov.br/).

    Para compreendermos um pouco melhor a complexidade desta Ciência, vamos fazer uma viagem histórica, passando por alguns dos principais momentos da Física. Para darmos início a nossa viagem pelo tempo, vamos até a pré-história, onde não havia uma ideia de Física, mas já se fazia uso de alguns conceitos físicos que conhecemos hoje. Nessa época o que predominava era a observação, tentativa, erro, acerto, sistematização. Isso era usado durante a caça, a pesca, a construção de moradia e diversas atividades rotineiras. Atualmente esses testes, observações, modificações no que foi pensado inicialmente é chamado de método científico, na época era bem rudimentar, mas auxiliou o ser humano a se desenvolver ao longo dos anos e ampliar a sua expectativa de vida. O vídeo abaixo ilustra o método científico

    
    Um pouco mais adiante na história, na Grécia antiga, surgem as primeiras tentativas de justificar alguns fenômenos naturais sem a presença de divindades para explicá-los. Nessa época surgem os filósofos naturais, os quais investigavam fenômenos cotidianos e sistematizavam eles com base nos conhecimentos que se tinham na época. Abaixo é apresentado um vídeo sobre a explicação de Aristóteles para o movimento de um corpo.



    Na idade Moderna (século XV ao século XVIII), durante o movimento do iluminismo (século XVII e XVIII), com a descentralização do conhecimento, a Física se desprende da Filosofia natural e a partir daí começam a aparecer grandes nomes na Física que tiveram contribuições significativas para a Física, como Galileu Galilei, Evangelista Torricelli, Isaac Newton dentre outros. Estes contribuíram de forma significativa para o desenvolvimento da Física clássica, nome dado ao estudo dos fenômenos que ocorrem em escala macroscópica. O vídeo abaixo mostra algumas contribuições de Newton para a Física.


    Na idade contemporânea, no ano de 1900, surge uma “nova” Física que veio como resposta a frase mais conhecida na Física dita por William Thomson, conhecido como Lord Kelvin: “No céu azul da física clássica existem apenas duas nuvens a serem dirimidas”. Ele se referia a radiação do corpo negro e a não detecção do éter luminífero (falha do experimento de Michelson & Morley). Essas duas explicações anos mais tarde deram origem a Mecânica Quântica e a teoria da Relatividade Restrita de Albert Einstein.
    O vídeo abaixo resume alguns dos pontos tratados no texto acima.


    Com a expansão dos conceitos de Física, fez-se necessário agrupa-los em ramos, que seriam campos de estudo da Física. São eles:

  • Mecânica: Estuda o movimento dos corpos. Ela é dividida em cinemática e dinâmica. A cinemática estuda o movimento dos corpos sem se preocupar com as causas, já a dinâmica explica as causas do movimento.
 

  • Termologia: Estuda os fenômenos associados ao calor e a temperatura.


  • Ondulatória: Estuda as características propriedades e fenômenos associados as ondas.

 
  • Óptica: Estuda os fenômenos associados a luz


  • Eletromagnetismo: Estuda os fenômenos associados a eletricidade, ao magnetismo e a relação entre eles.

 
  • Física Moderna: estuda as teorias que surgiram a partir do século XX. Ela divide-se em Mecânica Quântica, Relatividade e Física Nuclear. A Mecânica quântica estuda sistemas físicos próximos ou abaixo da dimensão atômica. A relatividade estuda fenômenos que ocorrem próximo da velocidade da luz. E a Física Nuclear estuda as interações entre os prótons e neutros no núcleo atômico.



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MATERIAIS COMPLEMENTARES



Pêndulo simples

01- (UFRGS-2014)   A figura abaixo representa o movimento de um pêndulo que oscila sem atrito entre os pontos x1 e x2.

Qual dos seguintes gráficos melhor representa a energia mecânica total do pêndulo – ET – em função de sua posição horizontal? 

a)

b)

c)

d)

e)



02- (UFRGS-2012) Um determinado pêndulo simples oscila com pequena amplitude em um dado local da superfície terrestre, e seu período de oscilação é de 8.s. Reduzindo-se o comprimento desse pêndulo para 1/4 do comprimento original, sem alterar sua localização, é correto afirmar que sua frequência, em Hz, será de

a) 2.

b) 1/2.

c) 1/4.

d) 1/8.

e) 1/16.


Gabarito:
01- C
02- C

Força elétrica

01- (UFRGS-2019) Duas pequenas esferas idênticas, contendo cargas elétricas iguais, são colocadas no vértice de um perfil quadrado de madeira, sem atrito, conforme representa a figura 1 abaixo.

As esferas são liberadas e, devido à repulsão elétrica, sobem pelas paredes do perfil e ficam em equilíbrio a uma altura h em relação à base, conforme representa a figura 2.

Sendo P, Fe e N, os módulos, respectivamente, do peso de uma esfera, da força de repulsão elétrica entre elas e da força normal entre uma esfera e a parede do perfil, a condição de equilíbrio ocorre quando

a) P = Fe.

b) P = - Fe.

c) P – Fe = N.

d) Fe – P = N.

e) P + Fe = N.


02- (UFRGS-2011) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem em que aparecem.

Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, são montadas em suportes isolantes. A esfera A está positivamente carregada com carga Q, enquanto as esferas B e C estão eletricamente neutras. Colocam-se as esferas B e C em contato uma com a outra e, então, coloca-se a esfera A em contato com a esfera B, conforme representado na figura. 

Depois de assim permanecerem por alguns instantes, as três esferas são simultaneamente separadas. Considerando-se que o experimento foi realizado no vácuo (k0 = 9 x 109 N.m²/C² ) e que a distância final (d) entre as esferas A e B é muito maior que seu raio, a força eletrostática entre essas duas esferas é ........ e de intensidade igual a ........ .

a) repulsiva – k0Q²/(9d2)

b) atrativa – k0Q²/(9d2)

c) repulsiva – k0Q²/(6d2)

d) atrativa – k0Q²/(4d2)

e) repulsiva – k0Q²/(4d²)


Gabarito:

01- A

02- A

Impulso de uma força

01- (UFRGS-2019) Impulso específico é uma medida da eficiência do uso do combustível por motores a jato para produzir o necessário impulso. Ele é calculado pela razão entre os módulos do impulso produzido pelo motor e do peso do combustível usado, Pc, isto é, I/Pc.

A figura abaixo representa a força produzida por um motor a jato durante 30 s.

Sabendo que o impulso específico do motor é de 2000 s e considerando o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s², a massa de combustível usado nesse intervalo de tempo foi de

a) 13,75 kg.

b) 137,5 kg.

c) 275,0 kg.

d) 1375 kg.

e) 2750 kg.


02- (UFRGS-2015) Um bloco de massa 1 kg move-se retilineamente com velocidade de módulo constante igual a 3 m/s, sobre uma superfície horizontal sem atrito. A partir de dado instante, o bloco recebe o impulso de uma força externa aplicada na mesma direção e sentido de seu movimento. A intensidade dessa força, em função do tempo, é dada pelo gráfico abaixo. A partir desse gráfico, pode-se afirmar que o módulo da velocidade do bloco após o impulso recebido é, em m/s, de:

a) -6.

b) 1.

c) 5.

d) 7.

e) 9.


03- (UFRGS-2014) Um objeto de massa igual a 2 kg move-se em linha reta com velocidade constante de 4 m/s. A partir de um certo instante, uma força de módulo igual a 2 N é exercida por 6 s sobre o objeto, na mesma direção de seu movimento. Em seguida, o objeto colide frontalmente com um obstáculo e tem seu movimento invertido, afastando-se com velocidade de 3 m/s. O módulo do impulso exercido pelo obstáculo e a variação da energia cinética do objeto, durante a colisão, foram, respectivamente,

a) 26 Ns e -91 J.

b) 14 Ns e -91 J.

c) 26 Ns e -7 J.

d) 14 Ns e -7 J.

e) 7 Ns e -7 J. 


Gabarito:

01- B

02- E

03- A


Quantidade de movimento (Momento linear)

01- (UFRGS-2019) A esfera de massa M cai, de uma altura h, verticalmente ao solo, partindo do repouso. A resistência do ar é desprezível.

A figura a seguir representa essa situação.

Sendo T o tempo de queda e g o módulo da aceleração da gravidade, o módulo da quantidade de movimento linear da esfera, quando atinge o solo, é

a) Mh/T.

b) Mgh/T.

c) Mg²/(2T²).

d) MgT.

e) MhT.


02- (UFRGS-2018) (UFRGS-2018) Considere as três afirmações abaixo.

I - Em qualquer processo de colisão entre dois objetos, a energia cinética total e a quantidade de movimento linear total do sistema são quantidades conservadas.

II - Se um objeto tem quantidade de movimento linear, então terá energia mecânica.

III - Entre dois objetos de massas diferentes, o de menor massa jamais terá quantidade de movimento linear maior do que o outro.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.

b) Apenas II.

c) Apenas III.

d) Apenas I e II.

e) I, II e III.


Gabarito:

01- D

02- B


Movimento circular

01- (UFRGS-2019) A figura abaixo representa um sistema de coroas dentadas de uma bicicleta, que está se movendo com velocidade constante. As coroas dentadas giram sem atrito em torno de seus eixos.

A coroa dentada dianteira de raio RD é movimentada pelos pedais e está ligada à coroa traseira de raio RE pela correia de massa desprezível. FP é a força aplicada no pedal cujo comprimento é RP a partir do centro da coroa.

Nessa situação, o módulo do torque transmitido à roda traseira, através da coroa de raio RE, é

a) RE RP FP / RD.

b) RE RD FP / RP.

c) RD RP FP / RE.

d) RP FP / (RERD).

e) RE FP / (RPRD).


02- (UFRGS-2018) A figura abaixo representa duas esferas, 1 e 2, de massas iguais a m, presas nas extremidades de uma barra rígida de comprimento L e de massa desprezível. O sistema formado é posto a girar com velocidade angular constante em torno de um eixo, perpendicular à página, que passa pelo ponto P.

Sendo vi a velocidade tangencial da esfera i (i=1,2) e Fi a força centrípeta nela resultante, as razões v1/v2 e F1/F2 entre os módulos dos respectivos vetores são, nessa ordem,

a) 1/3 e 1/2.

b) 1/2 e 1/4.

c) 1/2 e 1/2.

d) 1/2 e 3/2.

e) 3/2 e 1/2.


03- (UFRGS-2018) A figura abaixo representa duas esferas, 1 e 2, de massas iguais a m, presas nas extremidades de uma barra rígida de comprimento L e de massa desprezível. O sistema formado é posto a girar com velocidade angular constante em torno de um eixo, perpendicular à página, que passa pelo ponto P.

Em relação ao eixo de rotação em P, o centro de massa do sistema descreve uma trajetória circunferencial de raio

a) L/2.

b) L/3.

c) L/4.

d) L/6.

e) L/9.


04- (UFRGS-2017) Em voos horizontais de aeromodelos, o peso do modelo é equilibrado pela força de sustentação para cima, resultante da ação do ar sobre as suas asas. Um aeromodelo, preso a um fio, voa em um círculo horizontal de 6 m de raio, executando uma volta completa a cada 4 s. Sua velocidade angular, em rad/s, e sua aceleração centrípeta, em m/s², valem, respectivamente:

a) π e 6π².

b) π/2 e 3π²/2.

c) π/2 e π²/4.

d) π/4 e π²/4.

e) π/4 e π²/16.


05- (UFRGS-2016) A figura abaixo representa um móvel m que descreve um movimento circular uniforme de raio R, no sentido horário, com velocidade de módulo V.

Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, os vetores velocidade V e aceleração a do móvel quando passa pelo ponto I, assinalado na figura.

a)

b)

c)

d)

e)



06- (UFRGS-2016) Considere, na figura abaixo, a representação de um automóvel, com velocidade de módulo constante, fazendo uma curva circular em uma pista horizontal.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.


A força resultante sobre o automóvel é ........ e, portanto, o trabalho por ela realizado é ........ .

a) nula – nulo

b) perpendicular ao vetor velocidade – nulo

c) paralela ao vetor velocidade – nulo

d) perpendicular ao vetor velocidade – positivo

e) paralela ao vetor velocidade – positivo


07- (UFRGS-2014) Um móvel percorre uma trajetória fechada, representada na figura abaixo, no sentido anti-horário.

Ao passar pela posição P, o móvel está freando. Assinale a alternativa que melhor indica, nessa

posição, a orientação do vetor aceleração total do móvel.

a) 1.

b) 2.

c) 3.

d) 4.

e) 5.


08- (UFRGS-2013) A figura apresenta esquematicamente o sistema de transmissão de uma bicicleta

convencional.

Na bicicleta, a coroa A conecta-se à catraca B através da correia P. Por sua vez, B é ligada à

roda traseira R, girando com ela quando o ciclista está pedalando.

Nesta situação, supondo que a bicicleta se move sem deslizar, as magnitudes das velocidades angulares, ωA, ωB e ωR, são tais que

a) ωA < ωB = ωR .

b) ωA = ωB < ωR .

c) ωA = ωB = ωR .

d) ωA < ωB < ωR .

e) ωA > ωB = ωR .


09- (UFRGS-2012) A figura abaixo apresenta, em dois instantes, as velocidades v1 e v2 de um automóvel que, em um plano horizontal, se desloca numa pista circular.

Com base nos dados da figura, e sabendo-se que os módulos dessas velocidades são tais que v1 > v2 é correto afirmar que

a) a componente centrípeta da aceleração é diferente de zero.

b) a componente tangencial da aceleração apresenta a mesma direção e o mesmo sentido da velocidade.

c) o movimento do automóvel é circular uniforme.

d) o movimento do automóvel é uniformemente acelerado.

e) os vetores velocidade e aceleração são perpendiculares entre si.


Gabarito:

01- A

02- C

03- D

04- B

05- C

06- B

07- D

08- A

09- A

Aceleração escalar Média

    É a taxa de variação da velocidade em um dado intervalo de tempo. Quanto mais rápido varia a velocidade de um corpo maior será a sua ace...