Assuntos a serem apresentados:
1) Voltagem
2) Velocidade
3) Força
4) Peso
5) Resistência em série.
6) Energia cinética
7) Energia potencial
8) Energia Potencial gravitacional
9) Energia Elástica.
10) Pressão
1) Voltagem
(V = R.i)
• V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volts (V);
• i é a corrente elétrica, cuja unidade é o Àmpere (A);
• R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω).
Voltagem é a magnitude física que, em um circuito elétrico, impulsiona os
elétrons ao longo de um condutor. Isto é, conduz a energia elétrica com maior ou
menor potência.
Voltagem e Volt são termos em homenagem a Alessandro Volta que, em 1800,
inventou a pilha voltaica e a primeira bateria química.
A voltagem é um sinônimo de tensão e de diferença de potencial. Em outras
palavras, a voltagem é o trabalho por unidade de carga exercida pelo campo
elétrico sobre uma partícula para que esta se mova de lugar ao outro. No
Sistema Internacional de Unidades, esta diferença de potencial é medida em
volts (V), e isto determina a categorização em "baixa" ou "alta voltagem".
Exemplos:
Algumas voltagens comuns são de um neurônio (75 mV), uma bateria ou pilha
não recarregável alcalina (1,5 V), de lítio recarregável (3,75 V), de um sistema
elétrico de automóvel (12 V), da eletricidade de uma casa (230 na Europa, Ásia
e África; 120 na América do Norte e 220 em alguns países da América do Sul),
do trilho de um trem (600 a 700 V), de uma rede de transporte de eletricidade de
alta voltagem (110 kV) e de um relâmpago (100 mV).
2) Velocidade
ΔS é a distância
Δt é o tempo
Então:
Vm = ΔS / Δt
ΔS = Vm . Δt
Δt = ΔS / Vm
A velocidade é a magnitude física que mostra e expressa à variação na posição
de um objeto e em função do tempo, onde seria o mesmo dizer que é a distância
percorrida por um objeto na unidade do tempo. Mas além do tempo, para definir
a velocidade de deslocamento de um objeto será preciso saber também sua
direção e sentido. Portanto, as unidades para definir a velocidade se
fundamentam tanto em parâmetros de distância (metros, centímetros,
quilômetros) como em variáveis relacionadas com o tempo (segundos, minutos).
Enquanto que a unidade mais popular no mundo de língua hispana é o
quilômetro /hora, nos países saxões costuma-se usar ainda a milha/hora.
Entretanto, nas ciências como na física ou química, é utilizado o sistema
internacional, que expressa às velocidades em metros/segundo.
Segundo o espaço de tempo percorrido, a velocidade pode ser de diversos tipos:
média, instantânea e relativa. A velocidade media reporta a velocidade em um
intervalo dado e chega a ela dividindo o deslocamento pelo tempo transcorrido.
Portanto, os especialistas muitas vezes falam da diferença (“delta” no jargão das
ciências) entre distancia e tempo. Assim, a velocidade média de um ônibus
resulta da divisão da distancia entre os cabeçalhos (“delta-espaço”) e o tempo
que levou a passar de uma para outra (“delta-tempo”).
Por outro lado, a velocidade instantânea nos permite conhecer a velocidade de
um objeto em movimento por determinado trajeto com a especial característica
que o passar do tempo é infinitamente pequeno, sendo também o espaço que
percorre muito menor, representando somente um ponto da trajetória
mencionada. Como vemos, trata-se de um conceito teórico, realmente muito
aplicado nas ciências. Em compensação, a velocidade relativa entre os dois
observadores surgirá do valor da velocidade de um observador medido pelo
outro.
Exemplos:
Dois veículos se aproximam um do outro pela liderança e um deles está a 20
km/h e o outro a 40 km/h, a velocidade entre eles será de 60 km/h. Ao contrário,
se um deles avança a 100 km/h e outro o persegue a 120 km/h, a velocidade
relativa do segundo para o primeiro é de 20 km/h.
Um motorista de ônibus que está a uma velocidade de 30 km/h e de repente
pisa no acelerador fazendo com que a velocidade do automóvel chegue a 70
km/h em um tempo de 10 segundos. Observando tal situação podemos dizer
que o ônibus variou 40 km/h em 10 segundos ou ainda melhor, podemos dizer
que variou 4 km/h a cada segundo.
3) Força
Força é um conceito da física newtoniana, utilizada desde a antiguidade
clássica, que explica a pressão exercida sobre tal objeto ou ainda, as alterações
da quantidade de movimento de um determinado corpo.
A força (F) é um vetor (indicado por uma seta acima da letra), ou seja, possui
módulo (intensidade da força exercida), direção (reta ao longo da qual ela atua)
e sentido (o lado da reta no qual a força foi exercida).
Portanto, quando várias forças atuam sobre determinado corpo, elas se somam
vetorialmente, para assim, dar lugar a uma força resultante .
O estudo da força é apresentado na segunda Lei de Newton denominada
“Princípio Fundamental da Dinâmica” ou “Força”, no qual a força resultante, ou
seja, a soma vetorial de todas as forças aplicadas sobre o corpo, é diretamente
proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa,
apresentada pela seguinte expressão:
F=m.a
Donde,
F: força
m: massa do corpo
a: aceleração adquirida
De tal modo, é importante destacar que no Sistema Internacional de Unidades
(SI) a unidade de medida da força (F) é o Newton (N), da massa (m) é
quilograma (kg) e da aceleração adquirida (a) é metros por segundo ao
quadrado (m/s²).
Classificações da Força:
Forças de contato: aquelas que agem sobre os corpos somente na medida que
quem aplica a força está necessariamente em contato com os corpos, por
exemplo, a força normal, de atrito, dentre outras.
Forças de campo: aquelas que agem sobre os corpos sendo que o corpo que
exerce a força não se encontra em contato os outros, por exemplo, a força peso,
força magnética, dentre outras.
Tipos de Força:
Força peso (P): força que existe sobre todos os corpos, sendo exercida sobre
eles por meio do campo gravitacional da terra.
Força elástica (Fel): força exercida sobre uma mola, que a deforma, ou seja,
ela se estica ou se comprime.
Força centrípeta (Fcp): força que um corpo com determinada aceleração,
exerce num movimento circular.
Força magnética (Fm): força de atração e repulsão exercida pelos ímãs ou
objetos magnéticos.
Força gravitacional (F): força de atração mútua entre os corpos físicos do
universo.
Força de atrito (Fat): força exercida entre duas superfícies que estão em
contato; quanto maior às rugosidades apresentadas por elas, maior será a força
de atrito.
Força normal (N): Também chamada de “força de apoio”, esse tipo de força é
exercida por um corpo sob uma superfície.
4) Peso
O Peso (P) é uma grandeza vetorial visto que apresenta intensidade, direção e
sentido, sendo o produto da massa de um corpo e a aceleração da gravidade
exercida sobre ele.
Dessa forma, diferentemente da massa, o peso é um valor variável. No Sistema
Internacional (SI), a unidade padrão do Peso é representada em Newton (N). A
partir disso, para calcular o peso dos corpos, utiliza-se a seguinte expressão:
P=m.g
Donde,
m: massa
g: aceleração da gravidade
Assim, se o valor de gravidade (g) na superfície do planeta Terra é de
aproximadamente 10 m/s2 , qual é o peso de um corpo de massa 60kg?
P= m.g
P= 60x10
P= 600 N
Logo, o peso de uma pessoa de massa 60 kg no planeta terra é de 600 N.
Por conseguinte, se o valor de gravidade (g) na superfície do planeta marte é de
aproximadamente 3,70 m/s², qual é o peso de um corpo de massa 60kg?
P=m.g
P= 60x3,70
P= 222 N
Logo, o peso de uma pessoa de massa 60 kg no planeta marte é de 222 N.
5) Resistência em série
Em um circuito elétrico, é comum encontrarmos vários dispositivos eletrônicos
interligados uns aos outros e de várias formas. Entre esses dispositivos,
encontramos os resistores, que são utilizados para converter energia elétrica em
calor por meio do Efeito Joule .
Algumas vezes não conseguimos encontrar a resistência elétrica necessária em
um circuito com apenas um resistor. Quando isso ocorre, precisamos recorrer a
uma associação de resistências, que pode ser feita de duas formas: em série e
em paralelo.
Uma característica muito importante da associação de resistores em série é que
todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Portanto,
sendo i a corrente fornecida por uma fonte de tensão conectada aos terminais A
e B, podemos dizer que:
i = i1 = i2 = i3
Outra propriedade desse tipo de associação é que a tensão fornecida pela fonte
divide-se entre todos os resistores. Dessa forma, podemos utilizar a expressão
acima para calcular a tensão elétrica total em um circuito:
V = V1 + V2 + V3
A diferença de potencial em cada um dos resistores pode ser obtida a partir da
Lei de Ohm da seguinte forma:
V1 = R1 • i
V2 = R2 • i
V3 = R3 • i
Substituindo essas expressões na equação acima, obtemos a equação para
calcular a resistência equivalente da associação de resistores:
Req.i = R1 • i + R2 • i + R3 • i
Como a corrente elétrica é igual em todos os resistores, podemos simplificá-la
na equação e obter a expressão:
Req= R1 + R2 + R3
Podemos afirmar então que a resistência equivalente de uma associação de
resistores em série é igual à soma de todas as resistências individuais.
Exemplo:
esse tipo de associação de resistores não é muito utilizado em circuitos elétricos
residenciais. Isso porque se todos os aparelhos eletrônicos de uma residência
estiverem em série e um deles queimar, a corrente elétrica parará de circular e
nenhum dos aparelhos funcionará. É o que acontece, por exemplo, com as luzes
de Natal: por elas serem conectadas em série, quando uma queima, todas
param de funcionar. Como há muitas luzes juntas, é quase impossível encontrar
a lâmpada queimada!
6) Energia Cinética
A energia cinética é o tipo de energia associado ao movimento. Portanto, se um
corpo possui velocidade, dizemos que ele possui energia cinética. Essa energia
manifesta-se em um corpo quando sobre ele atua uma força capaz de realizar
trabalho, fornecendo-lhe energia. Assim sendo, podemos afirmar que só há
energia cinética se o corpo estiver submetido à ação de uma força capaz de
gerar movimento.
Ec= ( m. v.v)/2
Ec = Energia cinética (joule) J
m = Massa (Kg)
v = Velocidade (m/s)
Exemplo:
Qual é o valor da energia cinética de um objeto em movimento de massa 20 kg e, a velocidade tem um valor de 5 m/s?
Solução:
Ec = ( m . v . v ) / 2
Ec = ( 20 . 5. 5) / 2
7) Energia Potencial
Energia potencial é a energia que fica "armazenada" em determinado corpo e
que pode lhe conferir a capacidade de realizar um trabalho, ou seja, ser
transformada em energia cinética.
Na fórmula da energia potencial, esta é representada por U ou Ep, sendo que
sua unidade, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, deve ser o
joule (J).
A energia potencial pode se manifestar a qualquer momento sob a forma de
movimento. Mas, para que ocorra o armazenamento da energia, o corpo precisa
estar associado a um sistema físico, como a força peso ou a força elástica, por
exemplo.
8) Energia Potencial Gravitacional
Consiste na energia do objeto que está sob influência de um campo
gravitacional. Este tipo de energia potencial é medido através do trabalho feito
pelo peso do corpo ao ir de uma posição inicial à final.
Por exemplo, ao pegar uma bola e elevá-la até determinada altura a partir do
solo, neste ponto mais alto o objeto atinge o ápice da sua energia potencial
(energia que está armazenada). Quando a bola é solta e começa a cair (atraída
pela força gravitacional), a energia potencial outrora armazenada vai se
transformando em energia cinética, enquanto a esfera vai ganhando movimento.
A fórmula da energia potencial gravitacional é: EPg = mgh.
m = peso
g = força da gravidade
h = altura
9) Energia Potencial Elástica
Baseado na força mecânica, a energia potencial elástica é a aquela que está
armazenada a partir da deformação de uma mola ou elástico, por exemplo.
Esta deformação, quando liberada, pode gerar um movimento que irá
impulsionar determinado corpo.
Por exemplo, uma flecha quando posicionada num arco. Quando a linha que dá
sustento ao projectil é puxada para trás, esta está carregada com energia
potencial elástica, a partir do momento que a linha é solta, a energia é
transmitida para a flecha que se movimenta.
A fórmula da energia potencial elástica é: EPe = kx2/2.
k = constante da força elástica
x = comprimento da força elástica (medida da deformação)
10) Pressão
A definição de pressão diz que essa grandeza é dada pela razão de uma força
aplicada perpendicularmente sobre uma superfície e a área da superfície.
Matematicamente, temos:
P = F/A
Repare que pressão e área são grandezas inversamente proporcionais.
Exemplos:
Afiar facas . O objetivo de se amolar uma faca é fazer com que a área de
contato da lâmina com o objeto a ser cortado seja a menor possível. Assim
sendo, não será necessário aplicar uma força sobre o cabo da faca muito grande
esfigmomanômetro (equipamento que mede a pressão arterial) deve ser
utilizado em uma altura próxima à do coração, pois, assim, garante-se que a
pressão medida pelo equipamento corresponde à pressão arterial.
Tema:
Voltagem
Velocidade
Força
Peso
Resistência
Energia Cinética
Energia Potencial
Pressão
