FISICA - PROFESSOR JORGE

ENSINO MÉDIO - 2º ANO E/3º ANO C

ENSINO MÉDIO - EJA - 1º TA

ATIVIDADES PARA: 2º ANO E

  

 Termometria  

Chamamos de Termologia a parte da física que estuda os fenômenos relativos ao calor, aquecimento, resfriamento, mudanças de estado físico, mudanças de temperatura, etc. Termometria é a parte da termologia voltada para o estudo da temperatura, dos termômetros e das escalas termométricas.

Temperatura

Temperatura é a grandeza que caracteriza o estado térmico de um corpo ou sistema.

Fisicamente o conceito dado a quente e frio é um pouco diferente do que costumamos usar no nosso cotidiano. Podemos definir como quente um corpo que tem suas moléculas agitando-se muito, ou seja, com alta energia cinética. Analogamente, um corpo frio, é aquele que tem baixa agitação das suas moléculas.

Ao aumentar a temperatura de um corpo ou sistema pode-se dizer que está se aumentando o estado de agitação de suas moléculas.

Ao tirarmos uma garrafa de água mineral da geladeira ou ao retirar um bolo de um forno, percebemos que após algum tempo, ambas tendem a chegar à temperatura do ambiente. Ou seja, a água "esquenta" e o bolo "esfria". Quando dois corpos ou sistemas atingem a mesma temperatura, dizemos que estes corpos ou sistemas estão em equilíbrio térmico.

Escalas Termométricas

Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro.

O termômetro mais comum é o de mercúrio, que consiste em um vidro graduado com um bulbo de paredes finas que é ligado a um tubo muito fino, chamado tubo capilar.

Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar. Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma temperatura.

A escala de cada termômetro corresponde a este valor de altura atingida.

Escala Celsius

É a escala usada no Brasil e na maior parte dos países, oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744). Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0 °C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100 °C).

Escala Fahrenheit

Outra escala bastante utilizada, principalmente nos países de língua inglesa, criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0 °F) e a temperatura do corpo humano (100 °F).

Em comparação com a escala Celsius:

0 °C = 32 °F

100 °C = 212 °F

Escala Kelvin

Também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico inglês William Thompson (1824-1907), também conhecido como Lorde Kelvin. Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0 K) e é calculada apartir da escala Celsius.

Por convenção, não se usa "grau" para esta escala, ou seja 0 K, lê-se zero kelvin e não zero grau kelvin. Em comparação com a escala Celsius:

-273 °C = 0 K

0 °C = 273 K

100 °C = 373 K

Conversões entre escalas

Para que seja possível expressar temperaturas dadas em uma certa escala para outra qualquer deve-se estabelecer uma convenção geométrica de semelhança.

Por exemplo, convertendo uma temperatura qualquer dada em escala Fahrenheit para escala Celsius:

Pelo princípio de semelhança geométrica:

Exemplo:

Qual a temperatura correspondente em escala Celsius para a temperatura 100 °F?

Da mesma forma, pode-se estabelecer uma conversão Celsius-Fahrenheit:

E para escala Kelvin:

Algumas temperaturas:	Escala Celsius (°C)	Escala Fahrenheit (°F)	Escala Kelvin (K)
Ar liquefeito	-39	-38,2	243
Maior Temperatura na superfície da Terra	58	136	331
Menor Tempertura na superfície da Terra	-89	-128	184
Ponto de combustão da madeira	250	482	523
Ponto de combustão do papel	184	363	257
Ponto de fusão do chumbo	327	620	600
Ponto de fusão do ferro	1535	2795	1808
Ponto do gelo	0	32	273,15
Ponto de solidificação do mercúrio	-39	-38,2	234
Ponto do vapor	100	212	373,15
Temperatura na chama do gás natural	660	1220	933
Temperatura na superfície do Sol	5530	10000	5800
Zero absoluto	-273,15	-459,67	0

Atividades

1) Um turista brasileiro sente-se mal durante uma viagem à Nova Iorque. Ao ser examinado em um hospital local a enfermeira lhe diz que sua temperatura no momento era 105°, mas que ele deveria ficar tranquilo, pois já havia baixado 4°. Após o susto, o turista percebeu que sua temperatura havia sido medida em uma escala Fahrenheit. Qual era a sua temperatura anteriormente e qual sua temperatura atual

(2) Um astrônomo analisa um buraco negro no espaço. Após muitos estudos ele chegou a conclusão que este corpo celeste tinha temperatura de 10K. Qual a temperatura do buraco negro em escala Celsius?

(3) Um estudante de física criou uma escala (°X), comparada com a escala Celsius ele obteve o seguinte gráfico:

a. Qual a equação de conversão entre as duas escalas?

b. Qual a temperatura do corpo humano (37°C) nesta escala?

4) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit?

a) 33ºF

b) 60ºF

c) 92ºF

d) 108ºF

e) 140ºF

5) (Unesp 2003) Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de:

a) 32 K e 105°F.

b) 55 K e 99°F.

c) 57 K e 105°F.

d) 99 K e 105°F.

e) 105 K e 32°F.

6) Julgue as afirmações abaixo:

I – A escala Celsius atribui 0° para o ponto de fusão do gelo e 100º para o ponto de ebulição da água;

II – O limite inferior para a escala Kelvin corresponde a -273°C;

III – 1°C equivale a 1°F.

Estão corretas:

a) I e II apenas

b) I e III apenas

c) I, II e III

d) II e III apenas

e) I apenas

Enviar as atividades para o e-mail: jorgerivelino@hotmail.com

   

ATIVIDADE DE FÍSICA 3ºC

  

                                                                   Eletricidade

É o nome dado a um conjunto de fenômenos que ocorre graças ao desequilíbrio ou à movimentação das cargas elétricas, uma propriedade inerente aos prótons e elétrons, assim como também dos corpos eletricamente carregados. Na eletricidade, existem fenômenos eletrostáticos e eletrodinâmicos, relativos a cargas em repouso e em movimento, respectivamente.

Conceito de eletricidade

O conceito de eletricidade é abrangente, mas podemos compreendê-lo como todos os efeitos que as cargas elétricas produzem sobre a matéria. A eletricidade é comumente associada à corrente elétrica, uma movimentação de cargas que é estabelecida quando algum corpo é submetido a uma diferença de potencial elétrico.

Eletricidade na Física

A origem dos fenômenos elétricos está nos elétrons, que apresentam a menor carga elétrica possível, conhecida como carga fundamental, que vale cerca de 1,6.10^-19 C. Quando excitados ou sob a ação de um campo elétrico externo, os elétrons podem ser conduzidos, dando origem a correntes elétricas e toda a gama de fenômenos relacionados à eletricidade.

A eletricidade é um grande conjunto de fenômenos relacionados a cargas elétricas.

Na Física, é muito comum que o termo eletricidade seja empregado como a quantidade de energia consumida nos circuitos elétricos. Essa energia, também conhecida como energia potencial elétrica, pode ser calculada por meio da potência elétrica – a quantidade de energia elétrica que um dispositivo consome a cada segundo.

A energia potencial elétrica é medida em joules, ou em kWh, que é uma unidade mais comum, usada como o parâmetro pelas companhias de distribuição de energia elétrica. A energia contida em um kWh tem um valor econômico, que pode ser diferente em cada região, de acordo com as dificuldades técnicas da distribuição de energia ou ainda, com a demanda local. A energia contida em 1 kWh é igual a 3,6.10⁶ J.

Fórmulas de eletricidade

Nesta seção, trazemos as principais fórmulas relacionadas à eletricidade, confira:

A corrente elétrica que atravessa um condutor pode ser calculado por meio da seguinte expressão:

i – corrente elétrica (A)

ΔQ – carga elétrica (C)

Δt – intervalo de tempo (s)

A tensão elétrica ou potencial elétrico que uma carga produz a uma distância d, medida a partir de seu centro, é calculada por meio da fórmula:

U – potencial elétrico (V)

k₀ – constante eletrostática do vácuo (9.10⁹ Nm²/C²)

Q – carga elétrica (C)

d – distância (m)

O campo elétrico produzido por uma carga puntiforme é uma grandeza vetorial e pode ter seu módulo calculado pela fórmula a seguir:

E – campo elétrico (N/C)

A força elétrica entre duas cargas puntiformes, separadas por uma distância d, é calculada pela fórmula a seguir:

Q e q – cargas elétricas

A relação entre o campo elétrico e a força elétrica descrita pela Lei de Coulomb é mostrada na expressão:

A energia potencial elétrica proveniente da interação de cargas puntiformes separadas por uma distância d é calculada pela fórmula a seguir:

O potencial elétrico, escrito em termos da energia potencial elétrica, é definido por meio da fórmula a seguir:

A energia elétrica consumida por algum aparelho, de potência elétrica P, pode ser calculado por meio da fórmula abaixo:

P – potência

História da eletricidade

O primeiro relato documentado de uma observação de fenômenos elétricos é atribuída ao filósofo grego Tales de Mileto. Tales percebeu que, quando esfregado em tiras de couro, o âmbar (uma resina vegetal fóssil) tinha a capacidade de atrair pequenos objetos, como folhas secas. O âmbar, que em grego é chamado de elektron, deu nome à partícula que origina a maior parte dos fenômenos elétricos, o elétron.

Confira uma breve linha do tempo com os principais acontecimentos que marcaram a história da eletricidade, após a descoberta de Tales de Mileto:

1660 – Otto Van Guericke inventou uma máquina que produz cargas eletrostáticas por meio do atrito.

1730 – Charles Francis Dufay descobriu que a eletricidade gerada pelo atrito pode ter duas classes distintas: as cargas positivas e as cargas negativas, conforme conhecemos atualmente.

1744 – Benjamin Franklin utilizou um acumulador de cargas elétricas preso a um fio condutor que mantinha presa uma pipa, durante uma tempestade, constatando, assim, que os raios eram fenômenos elétricos.

1780 – Luigi Galvani descobriu que a eletricidade pode mover os membros de animais mortos, sugerindo que os músculos contraem-se graças à passagem de cargas elétricas.

1796 – Um grande número de discos de cobre e zinco foi empilhado sobre um pano embebido em solução ácida. Alessandro Volta havia inventado a primeira pilha.

1820 – Hans Christin Oersted descobriu que a corrente elétrica é capaz de produzir campo magnético.

1831 - Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética.

1827 – George Simon Ohm descobriu uma relação matemática entre resistência, tensão e corrente elétrica, hoje conhecida como a Primeira Lei de Ohm.

1875 – O telefone foi inventado por Alexander Graham Bell

1880 – Thomas Edison inventou a lâmpada.

1886 – George Westhinghouse o primeiro sistema de distribuição de eletricidade por corrente alternada, inventado por Nikola Tesla.

1890 – Nikola Tesla desenvolveu o sistema de distribuição de corrente elétrica trifásico.

1905 – Albert Einstein explicou o funcionamento do efeito fotoelétrico, que permitiu o desenvolvimento dos painéis solares.

1911 – Kamerlingh Onnes descobriu o fenômeno da supercondutividade, de grande importância para a geração de energia elétrica moderna.

Como surgiu a eletricidade

Assim como os demais fenômenos da natureza, a eletricidade sempre existiu, muito tempo antes de a humanidade surgir. Os raios, por exemplo, são os fenômenos elétricos que produziram a maior parte de todo o ozônio da atmosfera terrestre. Os raios têm origem em nuvens que eletrizam-se pelo atrito entre um grande número de cristais de gelo, ar e vapor de água, eventualmente, descarregando-se e fazendo com que uma grande corrente elétrica seja formada pelo ar, o que produz um grande clarão e estrondo, além de temperaturas da ordem de milhares de graus.

As ligações químicas que formaram as primeiras moléculas de água do planeta Terra, por exemplo, são produto da atração elétrica entre cargas, descrita matematicamente pela Lei de Coulomb. Essa força fez com que diferentes elementos se combinassem, meramente pela compatibilidade de cargas elétricas, dando assim, origem à vida.

A eletricidade como a conhecemos foi fruto de longas pesquisas e do trabalho incansável de um grande número de físicos, químicos, engenheiros e matemáticos que possibilitaram a produção, distribuição e o surgimento de máquinas e tecnologias cuja força motriz era a eletricidade, tornando-a assim, cada vez mais popular e acessível.

Exercícios sobre eletricidade

1) Um fio condutor é percorrido por cerca de 2.10^-14 C a cada microssegundo (10^-6 s). Determine a intensidade da corrente que percorre o condutor:

a) 3.10^-4 A

b) 2.10^-8 A

c) 5.10^-6 A

d) 7.10^-8A

e) 2.10^-5 A

2) A unidade de medida do potencial elétrico, de acordo com as unidades do SI é o volt, que também pode ser escrito como:

a) V/m

b) C/F

c) N/m

d) J/C

e) A/m

 3) Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas da frase:

O campo elétrico é uma grandeza ________, definido como a __________ exercida por unidade de carga. O potencial elétrico, por sua vez, é uma grandeza _________, definida como a __________ por unidade de carga.

a) escalar; força elétrica; vetorial; energia potencial elétrica

b) vetorial; força elétrica; escalar; energia potencial elétrica

c) escalar; energia potencial elétrica; escalar; força elétrica

d) física; corrente elétrica; vetorial; força elétrica

e) física; carga elétrica; escalar; força elétrica

4) Analise: Um condutor A, eletrizado positivamente e colocado em contato com outro condutor B, inicialmente neutro.

a) B se eletriza positiva ou negativamente?

b) Durante a eletrização de B ocorre uma movimentação de elétrons ou de prótons? De A para B ou de B para A?

5) Quando um corpo exerce sobre o outro uma força elétrica de atração, pode-se afirmar que:

a) um tem carga positiva e o outro, negativa.

b) pelo menos um deles está carregado eletricamente.

c) um possui maior carga que o outro.

d) os dois são condutores.

e) pelo menos um dos corpos conduz eletricidade.

6) Um chuveiro elétrico de potência nominal 6600W, produzido para ser ligado sob uma d.d.p. de 220V, foi equivocadamente ligado sob uma d.d.p. de 110V. Se esse chuveiro permanecer assim ligado, durante um intervalo de 15 minutos, seu consumo de energia elétrica será

a) 6600kWh

b) 3300kWh

c) 1650kWh

d) 0,8250kWh

e) 0,4125kWh

7) Os corpos que são eletrizados por atrito, por contato e por indução ficam carregados, respectivamente, com cargas de sinais

A) iguais, iguais e iguais.

B) contrários, iguais e iguais.

C) contrários, contrários e iguais.

D) iguais, contrários e contrários.

E) contrários, iguais e contrários.

8) A instalação elétrica de uma residência consiste de diversas lâmpadas associadas em paralelo, todas com a especificação "60W − 120V".

Se a instalação é protegida por um disjuntor (ou fusível) de 10A, qual é o número máximo de lâmpadas que podem ser ligadas simultaneamente? Admitimos que, no caso, nenhum outro tipo de aparelho elétrico esteja funcionando.

(A) 30

(B) 20

(C) 15

(D) 10

(E) 6

9) Se todos os outros fatores são mantidos constantes, a resistência elétrica de um fio de seção transversal uniforme:

a) Aumenta se o comprimento do fio diminuir.

b) Diminui se a área da seção transversal do fio diminuir.

c) Aumenta se a área da seção transversal do fio diminuir.

d) Diminui se o comprimento do fio aumentar.

e) Não varia se o comprimento do fio aumentar. 

10) Três lâmpadas, L1, L2 e L3, com potências de 4 W, 12 W e 8 W, respectivamente, são conectadas em série através de uma bateria de 12 V .

Podemos afirmar que a voltagem na lâmpada L2 vale:

a) 8 V.

b) 4 V.

c) 3 V.

d) 6 V.

e) 2 V.

Enviar as atividades para o e-mail: jorgerivelino@hotmail.com

ATIVIDADES PARA: 1º TA

 Cinemática/Velocidade

A velocidade de um corpo é dada pela relação entre o deslocamento de um corpo em determinado tempo. Pode ser considerada a grandeza que mede o quão rápido um corpo se desloca.

A análise da velocidade se divide em dois principais tópicos: velocidade média e velocidade instantânea. É considerada uma grandeza vetorial, ou seja, tem um módulo (valor numérico), uma direção (Ex.: vertical, horizontal,...) e um sentido (Ex.: para frente, para cima, ...). Porém, para problemas elementares, onde há deslocamento apenas em uma direção, o chamado movimento unidimensional, convém tratá-la como uma grandeza escalar (com apenas valor numérico).

As unidades de velocidade comumente adotadas são:

m/s (metro por segundo);

km/h (quilômetro por hora);

No Sistema Internacional (S.I.), a unidade padrão de velocidade é o m/s. Por isso, é importante saber efetuar a conversão entre o km/h e o m/s, que é dada pela seguinte relação:

Velocidade média

Indica o quão rápido um objeto se desloca em um intervalo de tempo médio e é dada pela seguinte razão:

Por exemplo:

Um carro se desloca de Florianópolis – SC a Curitiba – PR. Sabendo que a distância entre as duas cidades é de 300 km e que o percurso iniciou as 7 horas e terminou ao meio dia, calcule a velocidade média do carro durante a viagem:

 Exercícios

1. Um macaco que pula de galho em galho em um zoológico, demora 6 segundos para atravessar sua jaula,

que mede 12 metros. Qual a velocidade média dele?

2. Um carro viaja de uma cidade A a uma cidade B, distantes 200km. Seu percurso demora 4 horas, pois

decorrida uma hora de viagem, o pneu dianteiro esquerdo furou e precisou ser trocado, levando 1 hora e 20

minutos do tempo total gasto. Qual foi a velocidade média que o carro desenvolveu durante a viagem?

3. No exercício anterior, qual foi a velocidade nos intervalos antes e depois de o pneu furar? Sabendo que o incidente ocorreu quando faltavam 115 km para chegar à cidade B.

· - Antes da parada:

4. Uma bola de basebol é lançada com velocidade igual a 108m/s, e leva 0,6 segundo para chegar ao

rebatedor. Supondo que a bola se desloque com velocidade constante. Qual a distância entre o arremessador

e o rebatedor?

6. Um carro desloca-se em uma trajetória retilínea descrita pela função S=20+5t (no SI). Determine:

(a) a posição inicial;

(b) a velocidade;

(c) a posição no instante 4s;

(d) o espaço percorrido após 8s;

(e) o instante em que o carro passa pela posição 80m;

(f) o instante em que o carro passa pela posição 20m.

Comparando com a função padrão:

7 . Em um trecho de declive de 10km, a velocidade máxima permitida é de 70km/h. Suponha que um carro

inicie este trecho com velocidade igual a máxima permitida, ao mesmo tempo em que uma bicicleta o faz com

velocidade igual a 30km/h. Qual a distância entre o carro e a bicicleta quando o carro completar o trajeto?

 Enviar as atividades para o e-mail: jorgerivelino@hotmail.com