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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Força gravitacional


A gravidade é uma força que atua entre dois objetos com massa. É uma força invisível que puxa os objetos um em direção ao outro. É a força que nos mantém em pé na Terra, permite que a Lua orbite em torno da Terra e permite que os planetas girem em torno do Sol.

História da gravitação

O conceito de gravidade tem sido estudado há séculos. Um dos cientistas mais famosos a trabalhar com gravidade foi Sir Isaac Newton. Ele formulou a lei da gravitação universal no final do século XVII. A história conta que Newton estava sentado sob uma macieira quando uma maçã caiu em sua cabeça, levando-o a se perguntar por que os objetos caem em direção à Terra. Sua curiosidade sobre esse fenômeno o levou a desenvolver a teoria de que todos os objetos no universo exercem uma força gravitacional uns sobre os outros.

Lei da gravitação universal de Newton

A lei da gravitação universal de Newton explica como essa força funciona. Essa lei diz que todo ponto de massa no universo atrai todo outro ponto de massa com uma força que é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros. Sua fórmula é:

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

Onde:

  • F é a força gravitacional entre os dois objetos (em newtons).
  • G é a constante gravitacional, que é aproximadamente igual a 6.674 × 10^-11 N m^2/kg^2.
  • m1 e m2 são as massas (em quilogramas) dos dois objetos.
  • r é a distância (em metros) entre os centros das duas massas.

Um exemplo simples

Imagine que você tem duas pequenas bolas no espaço. Se uma bola tem uma massa de 2 kg e a outra tem uma massa de 3 kg, que estão a 1 metro de distância, você pode calcular a força gravitacional entre elas.

m1 = 2 kg
m2 = 3 kg
r = 1 m
F = G * (2 kg * 3 kg) / (1 m)^2 = 6G

Esse resultado nos diz que a força entre essas duas bolas é seis vezes a constante gravitacional G

Importância da força gravitacional

A força da gravidade é algo que experimentamos em nosso dia a dia, mesmo que nem sempre possamos vê-la diretamente. Aqui estão alguns exemplos de como a gravidade é importante:

  • Ela mantém os planetas girando em torno do Sol.
  • Isso faz com que os objetos caiam em direção à terra quando caem.
  • Ela segura os gases no Sol e em outras estrelas, fazendo com que se formem.
  • Isso afeta as marés nos oceanos da Terra.

Campo gravitacional

O campo gravitacional é a região do espaço ao redor de um objeto na qual outro objeto experimentará a força de atração gravitacional. A força do campo gravitacional é medida em newtons por quilograma (N/kg) e é muitas vezes chamada de aceleração devido à gravidade.

A força média do campo gravitacional na Terra é de cerca de 9.8 N/kg. Isso significa que para cada quilograma de massa, a força gravitacional é de 9.8 newtons.

Exemplo visual: campo gravitacional

Imagine um objeto maciço como a Terra. Um objeto menor como um satélite se move em direção à Terra. As setas abaixo mostram a força gravitacional atuando sobre o satélite à medida que ele se aproxima.

Massa da Terra | V
-------> -------> -------> Satélite

À medida que o satélite se aproxima da Terra, a força gravitacional aumenta, puxando-o em direção ao planeta.

Peso e massa

Peso é a força exercida por um campo gravitacional sobre um objeto. É importante distinguir entre peso e massa. Massa é a quantidade de matéria contida em um objeto e é medida em quilogramas. Peso, por outro lado, é a força gravitacional atuando sobre essa massa.

O peso pode ser calculado usando esta fórmula:

Peso = Massa * g

Onde g é a aceleração devido à gravidade.

Exemplo de cálculo de peso

Se sua massa é de 50 kg e você está em pé na Terra, seu peso pode ser calculado da seguinte forma:

Massa = 50 kg
g = 9.8 N/kg
Peso = 50 kg * 9.8 N/kg = 490 N

Portanto, uma pessoa com uma massa de 50 quilogramas exerce uma força de 490 newtons em direção à Terra.

Compreendendo órbitas

Uma órbita é um caminho curvo que um corpo celeste, como um planeta ou lua, percorre ao redor de outro corpo devido à força da gravidade. As órbitas são tipicamente elípticas, o que significa que têm uma forma oval.

Os planetas giram ao redor do Sol, e as luas giram ao redor dos planetas, porque há uma atração gravitacional entre esses corpos. Isso é o que faz com que a Terra continue a girar ao redor do Sol e não se afaste no espaço.

Exemplo visual: órbitas

Aqui está uma representação da Terra girando ao redor do Sol:

Sol | V
*
/ 
/ 
| Terra
 /
 / *

O caminho percorrido pela Terra é elíptico, por isso a Terra às vezes está mais próxima do Sol e às vezes mais distante.

Gravidade em outros planetas

A força da gravidade varia em diferentes planetas e corpos celestes. Essa diferença se deve à massa e ao raio do planeta. Por exemplo, a gravidade em Marte é de cerca de 3.7 m/ s2, o que é muito mais fraca que a gravidade da Terra.

Essa diferença na gravidade significa que um objeto pesaria menos em Marte do que na Terra, mesmo que sua massa permanecesse inalterada.

Velocidade de escape

A velocidade de escape é a velocidade que um objeto deve alcançar para se libertar da atração gravitacional de outro objeto. É importante na viagem espacial. A fórmula para calcular a velocidade de escape é:

v = √(2 * G * M / r)

Onde:

  • v é a velocidade de escape.
  • G é a constante gravitacional.
  • M é a massa do corpo celeste (como um planeta).
  • r é o raio do corpo celeste.

Exemplo de cálculo de velocidade de escape

Para a Terra, podemos usar os seguintes valores para encontrar sua velocidade de escape:

G = 6.674 × 10^-11 N m^2/kg^2
M = 5.972 × 10^24 kg (massa da Terra)
r = 6.371 × 10^6 m (raio da Terra)
v = √(2 * 6.674 × 10^-11 * 5.972 × 10^24 / 6.371 × 10^6)
v ≈ 11,186 m/s

Isso significa que qualquer objeto teria que viajar a uma velocidade de cerca de 11,186 metros por segundo para escapar da gravidade da Terra.

Conclusão

A gravidade é essencial para entender como os objetos no espaço e na Terra interagem. Desde manter galáxias juntas até determinar quão pesado um objeto parece, a gravidade é uma das forças fundamentais que moldam nosso universo. Afeta não apenas o movimento dos planetas e luas, mas também a estrutura do universo.


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