Aula 10 - Eletricidade

Slides da aula 10

 I - Viagens na Eletricidade

Vídeo sobre Nikola Tesla

II - Estrutura da Matéria

Falaremos do Modelo Atômico, Carga Elétrica e quantização da Carga elétrica. A maneira como devemos determinar a carga de um corpo:

Falaremos sobre a Lei de Coulomb, onde a Força eletrostática depende da carga que os corpos possuem (diretamente proporcional). A força eletrostática também depende da distância entre os corpo (inversamente proporcional). E por último depende do meio material, representado pela constante eletrostática.

Resolveremos alguns exercícios, onde se destaca nosso primeiro problema clássico. Encontrar a posição para uma terceira carga anular sua força resultante mediante a outras duas cargas.

Veja um vídeo sobre o assunto no Universo Mecânico - Eletricidade Estática

Campo Elétrico

Falaremos sobre o Campo Elétrico - região ao redor de uma carga onde ocorre interação elétrica.

Falaremos também dos conceitos de energia potencial elétrica, potencial elétrico e diferença de potencial elétrico.

ENTENDA MELHOR O QUE É d.d.p

Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.

Observe a figura 5a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 5b).

(5a)                                             (5b)

Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 5c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.).

(5c)                                         (5d)

Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 5d).

Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:

Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos:

Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).

A seguir definiremos corrente elétrica e como proceder para calcular:

Depois mostraremos o conceito de Resistência Elétrica e a Lei de Ohm:

Um pouco sobre Resistência Elétrica e Georg Simon Ohm

Fecharemos a aula falando da Associação de Resistores.

Aula 8 - Parte Final - Termodinâmica

 Abaixo você encontra continuação de nossa aula 8 - Termodinâmica:

Aula 8 - Temperatura - Calor - Termodinâmica

Em nossa 8ª Semana de Aula, estaremos falando de temperatura. Estaremos definindo temperatura, discutindo escalas termométricas, como Celsius, Fahrenheit e Kelvin:

Falaremos sobre o tema expansão térmica:

Terminaremos falando sobre o estudo dos gases, variáveis de estado - pressão, volume e temperatura.

Universo Mecânico sobre Temperatura:

O Calor pode ser propagado de três formas diferentes, condução, convecção e irradiação

Temos o calor sensível, responsável pela mudança de temperatura e o calor latente, responsável pela mudança do estado físico.

Fecharemos a aula falando das Leis da Termodinâmica:

Aula 7 - Fluidos

Em nossa 7ª aula iniciaremos uma breve discussão sobre Noções de Mecânica dos Fluidos.

Poderíamos começar com alguns questionamentos:

Um barco no mar, por que não afunda? Por que não podemos mergulhar em grandes profundidades? O que ocorre com os nossos ouvidos ao subirmos ou descermos a serra? Como um carro é erguido num posto de gasolina?

Vamos ao mundo da Hidrostática.

Para solução dessas questões passaremos pelo conceito de densidade.

relação da massa pelo volume do corpo, por exemplo, a água possui densidade 1 g/cmˆ3 ou 1000 kg/mˆ3.

Discutiremos também o conceito de pressão.

relação da força aplicada e a área onde ela foi aplicada.

Passaremos pelo conceito de pressão atmosférica.

E então falaremos do conceito de pressão em líquidos, aplicando em duas formas - pressão hidrostática e pressão absoluta.

Logo após falaremos do Princípio de Pascal e sua aplicação na Prensa Hidráulica.

E finalmente apresentaremos o Princípio de Arquimedes.

Filme sobre Pascal - Curiosidade:

Princípio de Arquimedes:

Aula 6 - Trabalho, Energia, Princípio de Conservação

IMPORTANTE: Todos os alunos deverão entregar o trabalho avaliativo em nossa aula do dia 28/setembro. A aula será das 19h - 20h30min.

Em nossa aula 6, falaremos dos conceitos de Trabalho e Energia.

Veremos que no SI, trabalho é medido em Joule (J), homenagem essa a James Prescott Joule:

Seu experimento:

A História da Energia

A Construção de Itaipu

Falaremos de Energia Cinética, Potencial e Mecânica:

Encerraremos falando do Princípio de Conservação de Energia.

Aula 5 - Dinâmica - Leis de Newton e Forças

Falaremos das Leis de Newton - Princípio da Inércia, Princípio Fundamental e Princípio da Ação e Reação. Falaremos de dois tipos de equilíbrio, daremos uma nova definição para massa. Mostraremos também como um corpo sai do equilíbrio e como é a relação de um corpo com o outro. Resolveremos um exercício longo sobre forças que pode ser acompanhado abaixo:

Documentário sobre Isaac Newton

Aula sobre as Leis de Newton no MIT (em inglês)

As Leis de Newton - Universo Mecânico

Livro Principias

Depois iniciaremos pelo estudo do Peso:

Calcularemos a força peso através da expressão: P = m . g

O instrumento que mede peso é o dinamômetro:

A Força Normal é uma reação do apoio onde um corpo é colocado.

A maneira de calcular a Normal depende de cada problema.

A Força de Tração ocorre em cabos ou fios esticados.

A maneira de calcular a tração também depende de cada exercício.

A Força de Atrito é uma força contrária ao movimento ou tentativa de movimento.

Veremos que a força de atrito pode ser divida em estático ou cinético (dinâmico) e pode ser calculada da seguinte forma:

Faremos vários exercícios envolvendo o assunto e discutiremos uma futura prática em laboratório.

Derivadas no Universo Mecânico

Aula 4 - Cinemática - Parte Final e Laboratório

 Na aula 4 falaremos sobre o Lançamento Oblíquo e Movimento Circular.

Teste na Lua

Veremos sobre Lançamento de Projéteis.

Depois teremos o laboratório de Movimento Uniforme.

Abaixo você encontra o Roteiro para imprimir:

Roteiro

Aula 3 - Cinemática - Parte 2

Iniciaremos nossa aula 3 resolvendo mais um exemplo de velocidade média. Falaremos da aceleração Média e dos tipos de Movimentos.

(1) Movimento Uniforme (MU)

Movimento que possui velocidade constante, mostraremos sua função horária e seus gráficos.

(2) Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MUV)

Movimento que possui aceleração constante, mostraremos a função horária do espaço e velocidade e a equação de Torricelli.

Falaremos de movimentos verticais e lançamento de projéteis:

Primeiramente falaremos de Queda Livre, onde a característica principal é a velocidade inicial igual a zero.

O maior salto de todos os tempos:

Escrevemos: y = gtˆ2/2 ; v = gt; vˆ2 = 2 g Delta y

Experimento muito interessante (Contribuição do aluno Jair de Souza Ribeiro Júnior)

Depois discutiremos o lançamento vertical, que pode ser para cima ou para baixo, afetando o sinal da aceleração da gravidade (no caso de ser para cima => - g) (no caso de ser para baixo => g).

Equações:

Teste na Lua

Na parte final, veremos que a mudança de pequenos detalhes nos leva a discussão de outro movimento muito importante - o Lançamento de Projéteis.

Quadro apresentado na aula

Aula 2 - Vetores e Movimentos

Nessa aula apresentaremos conceitos importantes sobre vetores. Iniciaremos definindo um vetor e aprendendo a escrever em notação de vetor unitário.

Depois discutiremos como determinar o módulo de um vetor.

onde x seria a componente em i e y a componente em j.

Logo depois passaremos a falar sobre o sentido e a direção do vetor e veremos que isso deve ser dado através de um ângulo.

Depois faremos todo o estudo partindo de um vetor que conhecíamos seu módulo e sua direção, com isso determinaremos suas componentes x e y.

Logo depois resolveremos vários exercícios sobre o assunto.

Vetores - Universo Mecânico

Vetores - Unicamp

Por último citaremos as grandezas fundamentais da Cinemática:

Posição, deslocamento, velocidade e aceleração.

Velocidade Média

Aceleração média: