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Física I (FIS130) (2013.2) Prof. José Garcia Vivas Miranda

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Apresentação em tema: "Física I (FIS130) (2013.2) Prof. José Garcia Vivas Miranda"— Transcrição da apresentação:

1 Física I (FIS130) (2013.2) Prof. José Garcia Vivas Miranda

2 Bibliografía complementar Fundamentos 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. Moysés Nussenzveig. Ed. Edgard Blücher LTDA. ALONSO, FINN, Física – Um Curso Universitário

3 Capítulo 1 Sobre a Ciência O que é ciência?

4 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.

5 Capítulo 1 –Sobre a Ciência História da ciência: -Grécia -Império romano -Bárbaros (idade das trevas) -Século XIII surge a universidade na Europa

6 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Medidas científicas: Uma boa ciência é feita com uma boa medida. (Lord Kelvin)

7 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Precisamos de bons instrumentos para fazermos boas medidas?

8 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Medida do tamanho da Terra: O bibliotecário de Alexandria: Eratóstenes, cerca de 235 a.C. Circunferência = km

9 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Matemática: uma das linguagens da ciência. Idéias expressas com a matemática, não são ambíguas.

10 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Atitude científica: -Fato -Hipótese -Teoria

11 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.

12 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Hipóteses : -Científicas -Não-científicas

13 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.

14 Capítulo 1 –Sobre a Ciência O método científico (abordagem indutiva)

15 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Ciência, Arte e Religião O que tem em comum e diferente?

16 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.

17 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Ciência e Tecnologia São a mesma coisa?

18 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Ciência e Tecnologia A ciência reúne conhecimento e o organiza A tecnologia usa esse conhecimento para propósitos práticos.

19 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Física: A ciência fundamental Movimento, força, energia, matéria, luz, calor, som e o interior dos átomos. NeurociênciaArquitetura Biologia Química Física

20 Capítulo 1 –Sobre a Ciência Estudar Física é observar a natureza.

21 Medição em Física A 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

22 Sistema Internacional de Unidades (SI) Em 1971, na 14ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas, foram selecionadas sete grandezas como fundamentais, as quais formam a base do SI. Três grandezas básicas do SI são: Obs: várias unidades são definidas em relação em termos das unidades básicas.Ex: 1 watt = 1 W = 1 kg.m 2 /s 3 GrandezaNome da UnidadeSímbolo da Unidade Comprimentometrom Temposegundos Massaquilogramakg

23 A notação científica emprega potências de 10 para representar números muito grandes ou muito pequenos. Ex: m = 1,45×10 9 m 0, m = 5,67×10 -7 m São exemplos de prefixos para unidades no SI: FatorPrefixoSímbolo 10 9 giga-G 10 6 mega-M 10 3 quilo-k centi-c mili-m micro nano-n pico-p

24 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) foi adotado outro padrão baseado no comprimento de onda da luz ( ,73 comprimentos de onda da luz emitida por átomos de criptônio) – O metro é o comprimento da trajetória percorrida pela luz no vácuo durante o inervalo de tempo de 1/ de um segundo.

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26 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 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.

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28 Ver Scale-of-Universe

29 29 Distâncias Imagine um transporte que viajasse a Km/h (Concord). Rápido não? A essa velocidade demoraríamos apenas 1 minuto para sair da Ribeira e chegar em Itapoã.

30 30 Distâncias A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo.

31 31 Distâncias A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo. Distâncias 5 dias para chagar na Lua.

32 32 Distâncias 3 anos para Marte.

33 33 Distâncias 6 anos para o Sol

34 34 Distâncias 30 anos para Júpiter

35 35 Distâncias anos a estrela mais próxima, Alfa Centaurium

36 36 Grandeza temporal Temos __ minutos que estamos conversando. Faz 2013 anos que nasceu Jesus. O primeiro homem surgiu aproximadamente a anos atrás. A Terra surgiu à anos atrás. O Universo à anos atrás anos atrás

37 37 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.

38 38 O Pequeno Universo Em um pequeno grão de arroz temos aproximadamente 2x10 22 átomos. São de átomos em Um pequeno grão de arroz! Exemplo do copo de água nos oceanos. Número de habitantes no mundo habitantes.

39 39 O Pequeno Universo Se a Terra fosse do tamanho de um átomo, em um grão de arroz teríamos aproximadamente sistemas solares!!!

40 40 Grandeza temporal Neste segundo que se passou, uma única partícula de ar se chocou aproximadamente vezes com outras partículas de ar. Tempo relativo de Einstein

41 41 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

42 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, ±0, )× kg

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

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45 Unidade SI GrandezaNomeSímbolo TempoSegundos Distânciametrom Massaquilogramakg Quantidade de substânciamol Temperatura termodinâmicakelvinK Corrente elétricaampèreA Intensidade luminosacandelacd Grandezas complexas podem ser expressas por grandezas elementares UNIDADES DE BASE DO SI (sistema internacional de unidades) Ex: 1 N = 1 kg. m/s 2

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51 Incertezas e Algarismos Significativos A diferença entre medidas está na incerteza em relação ao valor real. Algarismos significativos são números de dígitos confiáveis. Exercício: Medida de π. Dados: C=135 mm e d=42,4 mm. Calcule π e escreva o resultado com algarísmos significativos corretos. d C

52 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=3x10 2 tem apenas um significativo enquanto x=3,0x10 2 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, ,3 kg

53 Exercícios 1 – Escreva, conforme o exemplo abaixo, as unidades em notação científica. a) v = 0,0364 m/s = b) energia de repouso do elétron m e c 2 = eV = c) capacidade de armazenamento de um disco rígido comercial = bytes =

54 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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