Grade 10
  1. Mecânica  1.1. Dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração  1.1.6. Representação gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Movimento projetil  1.1.10. Velocidade relativa  1.2. Dinâmica  1.2.1. Leis do Movimento de Newton  1.2.2. Inércia e massa  1.2.3. Força e seus tipos  1.2.4. força de ação e reação  1.2.5. Fricção e seus efeitos  1.2.6. Coeficiente de atrito  1.2.7. Movimento circular  1.2.8. Força centrípeta e aceleração centrípeta  1.2.9. Momento e Impulso  1.2.10. Conservação do momento  1.2.11. A terceira lei de Newton e aplicações  1.3. Trabalho, Energia e Potência  1.3.1. Trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema do trabalho–energia  1.3.3. Energia cinética  1.3.4. Energia potencial  1.3.5. Energia Mecânica  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.3.8. Renewable and non-renewable energy sources  1.4. Força gravitacional  1.4.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional e intensidade do campo  1.4.3. Aceleração da gravidade em diferentes planetas  1.4.4. As leis do movimento planetário de Kepler  1.4.5. Órbitas e satélites  1.4.6. Peso e peso aparente  1.4.7. Energia potencial gravitacional
  2. Properties of matter  2.1. Estados da Matéria  2.1.1. Sólido, líquido e gás  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Forças intermoleculares  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose–Einstein  2.2. Pressão  2.2.1. Definição de Pressão  2.2.2. Pressão em líquidos  2.2.3. Pressão atmosférica  2.2.4. Princípio de Pascal  2.2.5. Princípio de Arquimedes e Flutuabilidade  2.2.6. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Elasticidade  2.3.1. Lei de Hooke  2.3.2. Tensão e deformação  2.3.3. Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade  2.3.4. Aplicações da Elasticidade
  3. Física térmica  3.1. calor e temperatura  3.1.1. Diferença Entre Calor e Temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Expansão térmica  3.1.4. Equilíbrio térmico  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condutividade  3.2.2. Convecção  3.2.3. Radiação  3.2.4. Isolamento e suas aplicações  3.3. Propriedades térmicas da matéria  3.3.1. Capacidade térmica específica  3.3.2. Calor latente e mudança de fase  3.3.3. Ponto de Ebulição e Fusão  3.3.4. Motores térmicos e refrigeração  3.4. Laws of Thermodynamics  3.4.1. Lei zero da termodinâmica  3.4.2. Primeira lei da termodinâmica  3.4.3. Segunda lei da termodinâmica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas e óptica  4.1. A natureza e as propriedades das ondas  4.1.1. Tipos de ondas na natureza e propriedades das ondas  4.1.2. Ondas transversais e longitudinais  4.1.3. Parâmetros das ondas  4.1.4. Reflexão e refração de ondas  4.1.5. Superposição e Interferência  4.1.6. Ondas estacionárias e ressonância  4.1.7. Efeito Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características das ondas sonoras  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Aplicações das ondas sonoras  4.2.4. Ultrassom e seus usos  4.3. Ondas de Luz e Óptica  4.3.1. Natureza da luz  4.3.2. Reflexão da luz  4.3.3. Leis da reflexão  4.3.4. Espelhos e Formação de Imagens  4.3.5. Refração da luz  4.3.6. Lei de Snell  4.3.7. Lentes e Formação de Imagens  4.3.8. Reflexão interna total e ângulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Optical Instruments  4.4.1. Microscópio  4.4.2. Telescope  4.4.3. Olho humano e defeitos de visão  4.4.4. Câmera e seu princípio de funcionamento
  5. Eletricidade e Magnetismo  5.1. Eletrostática  5.1.1. Electric charge and its properties  5.1.2. Condutores e Isolantes  5.1.3. Lei de Coulomb  5.1.4. Campo elétrico e linhas de campo  5.1.5. Potencial elétrico e diferença de potencial  5.1.6. Capacitores e Capacitância  5.2. Eletricidade Corrente  5.2.1. Corrente elétrica e sua medição  5.2.2. Lei de Ohm  5.2.3. Resistência e resistividade  5.2.4. Circuitos em Série e Paralelos  5.2.5. Energia e potência elétrica  5.2.6. Leis de Kirchhoff  5.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  5.3.1. Campo magnético e linhas de campo  5.3.2. Efeitos magnéticos da corrente elétrica  5.3.3. Indução eletromagnética  5.3.4. Leis de Faraday da indução eletromagnética  5.3.5. Transformadores e Aplicações  5.3.6. Corrente AC e DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estrutura do átomo  6.1.2. Modelo atômico de Bohr  6.1.3. Níveis de Energia dos Elétrons  6.1.4. Raios-X e aplicações  6.2. Radioatividade  6.2.1. Tipos de radiação  6.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  6.2.3. Reações nucleares e aplicações  6.2.4. Fissão e Fusão  6.3. Física quântica  6.3.1. Dualidade onda-partícula  6.3.2. Efeito Fotoelétrico  6.3.3. Quantização de energia  6.3.4. Princípio da incerteza de Heisenberg
  7. Eletrônica e Comunicação  7.1. Semicondutores  7.1.1. Condutores, Isolantes e Semicondutores  7.1.2. Diodos e suas aplicações  7.1.3. Transistores e Portas Lógicas  7.1.4. LEDs e fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicação  7.2.1. Noções básicas de comunicação  7.2.2. Analog and digital signals  7.2.3. Comunicação sem fio e por fibra óptica  7.2.4. Ondas de Rádio e Modulação

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Lei da gravitação universal de Newton


A lei da gravitação universal de Newton é um princípio fundamental na física que descreve a força gravitacional entre dois objetos. Foi formulada por Sir Isaac Newton em 1687 e lançou as bases para a mecânica clássica. Essa lei descreve como os objetos no universo se atraem, dependendo de suas massas e da distância entre eles.

Interpretação da lei

Segundo a lei da gravitação universal de Newton, toda massa pontual no universo atrai toda outra massa pontual com uma força ao longo da linha que as une. Essa força é proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros. Esta lei pode ser expressa matematicamente da seguinte forma:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Onde:

  • F é a força gravitacional entre os dois objetos.
  • G é a constante gravitacional, aproximadamente 6,674 × 10^-11 N(m/kg)^2.
  • m1 e m2 são as massas dos dois objetos.
  • r é a distância entre os centros das duas massas.

Vamos estudar cada um desses componentes em mais detalhes e entender as implicações dessa lei.

Constante gravitacional (G)

A constante gravitacional, denotada por G, é um parâmetro chave na lei da gravitação universal. Seu valor é muito pequeno, indicando que as forças gravitacionais são muito mais fracas do que, por exemplo, as forças eletromagnéticas. A constante ajuda a calcular a força gravitacional quando a massa e a distância são conhecidas.

Como o valor de G é muito pequeno, são necessários corpos massivos como planetas ou estrelas para experimentar forças gravitacionais significativas. É por isso que sentimos apenas a gravidade da Terra diariamente, e não a gravidade de objetos menores ao nosso redor.

Massa dos objetos (m1 e m2)

As massas de ambos os objetos desempenham um papel vital na determinação da força gravitacional. Quanto maior a massa, mais forte a força gravitacional. Isso significa que corpos celestes maiores, como planetas e estrelas, têm uma atração gravitacional substancial em comparação com objetos menores.

Por exemplo, a massa da Terra cria a força gravitacional que mantém a Lua em órbita. Da mesma forma, o enorme tamanho do Sol mantém os planetas do sistema solar em suas respectivas órbitas. Podemos visualizar isso usando a relação entre massa e força:

m1 m2 F

Distância entre os objetos (r)

A distância também desempenha um papel igualmente importante na determinação da força gravitacional. A força diminui rapidamente à medida que a distância entre dois objetos aumenta. A natureza da lei do inverso do quadrado significa que, se a distância for dobrada, a força gravitacional se torna um quarto.

Por exemplo, a força gravitacional entre a Terra e a Lua é menor do que a força gravitacional entre a Terra e um satélite em órbita muito mais próxima. Podemos visualizar este conceito com um diagrama simples:

Terra lua r = 384.400 km

Força gravitacional (F)

A força da gravidade é o que mantém planetas, luas e satélites artificiais em órbita. É também a razão pela qual permanecemos firmemente enraizados na Terra. Esta força é sempre atraente, o que significa que ela puxa os objetos uns em direção aos outros, não os afasta.

As implicações da força da gravidade são muito amplas. Ela governa o movimento dos corpos celestes, controla as marés na Terra devido à gravidade da Lua e afeta a luz e o tempo em fenômenos como a lente gravitacional e a relatividade geral.

Exemplos da lei da gravitação universal de Newton

Exemplo 1: Terra e Lua

A Terra e a Lua são dois corpos massivos localizados relativamente próximos no espaço. A força gravitacional entre esses dois corpos celestes mantém a Lua em órbita ao redor da Terra. Considere o seguinte:

  • A massa da Terra, m1, é aproximadamente 5,972 × 10^24 kg.
  • A massa da Lua, m2, é cerca de 7,342 × 10^22 kg.
  • A distância média entre a Terra e a Lua é cerca de 384.400 km, o que equivale a 384.400.000 m.

Aplicando a lei da gravitação universal de Newton, podemos calcular a força da gravidade:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Insira os valores:

F = (6,674 × 10^-11) * (5,972 × 10^24 * 7,342 × 10^22) / (384.400.000)^2

Esse cálculo resulta em uma força gravitacional igual a cerca de 1,992 × 10^20 N, o que é suficiente para manter a Lua em uma órbita estável ao redor da Terra.

Exemplo 2: Você está na Terra

A força da gravidade entre você e a Terra é o que lhe dá peso. Esta força é frequentemente chamada de "peso" e é dada por:

Peso = m * g

Onde:

  • m é sua massa.
  • g é a aceleração devido à gravidade na Terra, aproximadamente 9,8 m/s^2.

Suponha que sua massa seja 70 kg. A força gravitacional atuando sobre você será:

Peso = 70 * 9,8 = 686 N

Isso significa que você aplica uma força gravitacional de 686 N sobre a Terra e a Terra também aplica a mesma força sobre você.

Conclusão

A lei da gravitação universal de Newton é um marco na compreensão do movimento dos corpos celestes e das forças em ação em nosso universo. Ajuda-nos a entender as interações gravitacionais, desde escalas microscópicas até astronômicas.

Esta lei simples, mas profunda, explica por que planetas orbitam estrelas, como luas orbitam planetas e por que objetos caem uns em direção aos outros. Sua universalidade significa que se aplica em todos os lugares do universo, tornando-se um princípio fundamental no estudo da física.

À medida que continuamos a explorar o universo e descobrir novos fenômenos, o entendimento fundamental proporcionado pelas leis de Newton permanecerá uma ferramenta essencial para resolver os mistérios da gravidade e do movimento.


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