Introdução A natureza da Física e o método científico Introdução A natureza da Física e o método científico. Grandezas físicas e suas unidades. Física Básica 1

Introdução: A natureza da física Moysés: “A motivação básica da ciência sempre tem sido a de entender o mundo” Sears: “A Física é uma ciência experimental. O físico observa fenômenos naturais e tenta achar os padrões e os princípios que relacionam estes fenômenos. Esses padrões são denominadas teorias físicas ou, quando bem estabelecidos e de longo uso, leis e princípios físicos” A Teoria de Tudo

O método científico Observação e experimentação: coleta de dados, elaboração de experimentos reproduzíveis, melhoramento da precisão de medidas, etc. Abstração e indução: elaboração de modelos, relações entre grandezas físicas. Elaboração de leis e de teorias físicas: generalidade e previsibilidade. Domínio de validade. Dominio de validade.

Procurando uma teoria/lei/princípio em física Experimentos e Observações (Teoria Física) ( ) Limite de validade “A Física não é simplesmente uma coleção de fatos e princípios. É também o processo pelo qual chegamos a princípios gerais que descrevem o comportamento do universo.” “A Física não é matemática. A matemática é a linguagem e a ferramenta principal da Física”

A bola é uniforme e gira com velocidade constante Real e ideal: modelos Dependendo do problema e do interesse específico, podemos idealizar um problema usando uma situação idelizada. Translação Rotação A bola é uniforme e gira com velocidade constante

Descrição básica de um fenômeno Translação da bola: onde? quando? z t=10 s t=0,0s 𝑟 y x O onde? Sistema de referência Eixos de coordenadas: Origem Nome da variável Escolha conveniente. quando? Definição de tempos de interesse.

Descrição básica de um fenômeno Rotação y 𝑟 𝜃 x O Coordenadas cartesianas: 𝑟 =(𝑥,𝑦) Coordenadas polares: 𝑟 =(𝑟,𝜃)

Sistemas de coordenadas Cartesianas Cilíndricas Esféricas

Estratégias para resolver problemas Identificação dos conceitos relevantes. Preparação do problema: Leitura do enunciado. Identificação e nomeação das variáveis. Desenho (na maioria das físicas básicas): sistema de referência. Avaliação da resposta (contas!). Revisão final: Unidades “Sentido Físico”: Valor numérico corresponde as estimativas iniciais? equação obtida depende das grandezas físicas esperadas

Grandezas físicas e suas unidades Sistema Internacional de medidas (SI) Grandeza física Nome Simbolo Símbolo dimensional Distância Metro m L Massa Kilograma kg M Tempo Segundo s T Corrente elétrica Ampere A I Temperatura Kelvin K Θ Quantidade de substância Mol mol N Intensidade Luminosa Candela cd J http://en.wikipedia.org/wiki/SI

Definições originais e atuais Prefixos das Unidades - http://physics.nist.gov/cuu/Units/prefixes.html

Relações entre as unidades básicas Tem conexões entre as “sete” e outras unidades. Exemplo: A=corrente= carga tempo = C s É muito importante fazer um análise dimensional! [I]=A= [q] [t] = C s

Ray and Chales Eames for IBM: Comprimentos típicos Ray and Chales Eames for IBM: https://www.youtube.com/watch?v=hECEUKH_xdE

Outras grandezas físicas.

Exemplo de uma tabela de conversão

Exemplo: conversão de volume O maior diamante do mundo é o First Star of Africa (cetro real inglês). Seu volume é igual a 1,84 pol.3 Qual é seu volume em centímetro cúbicos? E em metros cúbicos? =2,54 cm 1 cm 3 =1 10 −2 m 3 = 10 −(2.3) m 3 = 10 −6 m 3 1,84 pol 3 = 1,84 pol 3 2,54 cm 1 pol 3 = 1,84.2,54 pol cm 1 pol 3 = 30,2 cm 3

Incerteza e Algarismos significativos Medidas sempre tem incerteza: depende da precisão do instrumento de medida. Tempo: Digital, com incerteza sendo o último digito. Cronômetro do lab: ∆t=0,01 s Relógio atômico: Comprimento: Escala, com incerteza sendo a metade da escala! Régua: ∆𝐿=5× 10 −4 m= 0,5 mm Micrómetro: ∆𝐿= 5×10 −6 m= 0,005 mm Comunicamos as nossas medidas escrevendo SEMPRE a incerteza: Exemplo: 𝑡=5,31 s±0,01 s=5,31(0,01) 𝑠 Algarismos significativos

Algarismos significativos

Arredondamento As regras do arredondamento são: Se o algarismo decimal seguinte for menor que 5, o anterior não se modifica. Se o algarismo decimal seguinte for maior que 5, o anterior incrementa-se em uma unidade. Se o algarismo decimal seguinte for igual a 5,deve-se verificar o anterior: se ele for par não se modifica se ele for impar incrementa-se uma unidade.

Estimativas e ordens de grandeza Estimativa: conta “por cima” com duas opções: Sabemos como calcular uma grandeza, mais só temos uma ideia da ordem de grandeza dos dados. Cálculos complicados simplificados por aproximações. Exemplo: Indiana Jones foge com barras de ouro na mochila. Um colega diz que ele levou um bilhão de reais...será possível? Cotação do ouro: 1 g = R$ 93,00 ≈R$100,00 × 1 𝑔 100,00 reais = Não é uma conversão!!! 1 bilhão de reais = R$ 1× 10 9 1× 10 7 g = 1× 10 4 kg 1 bilhão de reais = 10 toneladas de ouro