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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Mecânica


A mecânica é um ramo da física que lida com o movimento dos objetos e as forças que afetam esse movimento. Nesta explicação, abordaremos os fundamentos da mecânica, concentrando-nos em conceitos comumente introduzidos na física do décimo ano. Exploraremos tópicos como movimento, força, energia e momento. Nosso objetivo é tornar esses conceitos o mais claro e direto possível, usando linguagem simples e exemplos.

Dinâmica: o estudo do movimento

A dinâmica é o estudo do movimento sem considerar as forças que causam o movimento. Envolve descrever o movimento dos objetos usando conceitos como distância, deslocamento, velocidade, velocidade e aceleração.

Distância e deslocamento

A distância refere-se a quão longe um objeto percorreu durante seu movimento. É uma quantidade escalar, o que significa que possui apenas magnitude e nenhuma direção. Por exemplo, se você caminhar 3 quilômetros para o norte e depois 4 quilômetros para o leste, terá percorrido uma distância total de 7 quilômetros.

O deslocamento, por outro lado, é a mudança na posição de um objeto. É uma quantidade vetorial, o que significa que possui magnitude e direção. No exemplo anterior, quando você percorre uma distância de 7 quilômetros, seu deslocamento será do ponto inicial até o ponto final, que está na direção nordeste.

Início Final

No diagrama acima, o ponto vermelho representa a posição inicial e o ponto verde representa o ponto final. As linhas representam o caminho percorrido junto com a distância total, enquanto a linha reta que conecta o início ao fim representa o deslocamento.

Velocidade e velocidade

A velocidade é uma quantidade escalar que indica quão rápido um objeto está se movendo. Não inclui direção. A fórmula para velocidade é dada por:

Velocidade = Distância / Tempo

A velocidade é diferente da rapidez porque é uma quantidade vetorial. Inclui tanto a rapidez quanto a direção do movimento. A fórmula da velocidade é:

Velocidade = Deslocamento / Tempo

Aceleração

A aceleração é a taxa de mudança da velocidade de um objeto. É uma quantidade vetorial. Quando a velocidade de um objeto muda, diz-se que ele acelera. A fórmula para aceleração é:

Aceleração = (Velocidade Final - Velocidade Inicial) / Tempo

Se a rapidez de um objeto aumenta, então sua aceleração é positiva, e se sua rapidez diminui, então sua aceleração é negativa.

Dinâmica: o estudo das forças

A dinâmica investiga as forças que causam movimento. Nesta seção, discutiremos o conceito de força, as leis do movimento de Newton e o papel da gravidade.

Força

Força é uma ação que muda a velocidade, direção ou forma de um objeto. É uma quantidade vetorial, tendo tanto magnitude quanto direção. A unidade de força é Newton (N).

Leis do movimento de Newton

  1. Primeira lei (Lei da Inércia): Um objeto em repouso permanece em repouso e um objeto em movimento continua a se mover com a mesma velocidade e direção, a menos que uma força desequilibrada seja aplicada sobre ele.
  2. Segunda lei: A aceleração de um objeto é proporcional à força total aplicada sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. Pode ser expressa pela fórmula: 
    F = m * a
    Onde F é a força total, m é a massa do objeto e a é a aceleração.
  3. Terceira lei: Para cada ação, há uma reação igual e oposta. Isso significa que para cada força aplicada a um objeto, uma força de igual magnitude, mas de direção oposta, é aplicada pelo objeto a outro objeto.

Gravidade

A gravidade é uma força que puxa objetos uns em direção aos outros. A gravidade da Terra puxa tudo para o seu centro. Perto da superfície da Terra, a gravidade dá aos objetos uma aceleração de 9,8 m/s2, que é frequentemente considerada igual a 10 m/s2 para cálculos mais fáceis.

Trabalho, energia e potência

Trabalho e energia são conceitos muito intimamente relacionados na física. Quando uma força acelera um objeto, trabalho é realizado sobre esse objeto. Energia é a capacidade para realizar trabalho. Potência é a taxa em que o trabalho é realizado.

Trabalho

Trabalho é realizado quando uma força move um objeto através de uma distância. A fórmula para trabalho é:

Trabalho = Força * Distância * cos(θ)

Onde θ é o ângulo entre a força aplicada e a direção do movimento.

Energia

A energia vem em várias formas, como energia cinética (energia de movimento) e energia potencial (energia armazenada). A energia cinética é dada pela fórmula:

Energia Cinética = 0,5 * m * v^2

Onde m é a massa do objeto e v é a velocidade.

A energia potencial em termos de gravidade é calculada como:

Energia Potencial = m * g * h

Onde m é a massa, g é a aceleração gravitacional (9,8 m/s2) e h é a altura acima do ponto de referência.

Potência

Potência é a taxa na qual o trabalho é realizado ou a energia é transferida. A fórmula para potência é:

Potência = Trabalho / Tempo

A potência é medida em watts (W), onde 1 watt é igual a 1 joule por segundo.

Momento

O momento é uma medida da massa em movimento. Todo objeto em movimento tem momento. É calculado usando a fórmula:

Momento = Massa * Velocidade

O momento é uma quantidade vetorial, ou seja, possui magnitude e direção.

Conservação do momento

A lei da conservação do momento afirma que em um sistema fechado, sem forças externas, o momento total antes da interação é igual ao momento total após a interação.

Conclusão

Ao compreender os princípios básicos da mecânica, obtemos informações valiosas sobre as leis físicas que regem o movimento e as forças. Desde analisar o movimento de carros até entender o voo de bolas de beisebol, a mecânica nos oferece as ferramentas para apreciar e prever o comportamento de objetos em movimento em nosso dia a dia.


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