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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Tensão e deformação


Os conceitos de tensão e deformação são fundamentais para entender como os materiais se deformam sob várias forças. Eles nos permitem prever como os materiais se comportarão em diferentes condições. Na física, especialmente no estudo das propriedades da matéria, tensão e deformação descrevem como os objetos reagem às forças aplicadas a eles.

O que é tensão?

Tensão é uma medida das forças internas que atuam dentro de um corpo deformável. Quando uma força é aplicada a um objeto, este experimenta deformação, que é obtida dividindo a força pela área na qual a força está atuando. Matematicamente, a tensão é expressa como:

Tensão (σ) = Força (F) / Área (A)

Onde:

  • σ é a tensão (medida em Pascals ou N/m²).
  • F é a força aplicada (medida em Newtons).
  • A é a área da seção transversal (medida em metros quadrados).

Exemplo: Calculando a tensão

Imagine que você tem uma viga de madeira com uma área de seção transversal de 0,5 metros quadrados. Se uma força de 1000 newtons for aplicada perpendicularmente à face da viga, a tensão será:

Tensão (σ) = 1000 N / 0,5 m² = 2000 N/m²

A tensão pode ser ainda classificada com base no tipo de força aplicada:

  • Tensão de tração: Resulta de uma força que tenta esticar o material.
  • Tensão de compressão: Surge como resultado de uma força que tenta comprimir ou encurtar o material.
  • Tensão de cisalhamento: Ocorre quando a força aplicada é paralela à área da superfície do material, causando cisalhamento ou deslizamento do material sobre si mesmo.

O que é deformação?

A deformação descreve a deformação ou deslocamento de um material. É um número adimensional porque é a razão entre comprimento e comprimento. Quando uma tensão é aplicada a um material, este se estica ou comprime, e essa mudança de dimensão é chamada de deformação. Matematicamente, a tensão é expressa como:

Deformação (ε) = Mudança de comprimento (ΔL) / Comprimento original (L₀)

Onde:

  • ε é a tensão.
  • ΔL é a mudança no comprimento da substância (medida em metros).
  • L₀ é o comprimento original do material (medido em metros).

Exemplo: Calculando a tensão

Suponha que uma haste metálica tenha originalmente 2 m de comprimento. Após a aplicação da força, seu comprimento passa a ser 2,02 m. A tensão será:

Deformação (ε) = (2,02 m – 2 m) / 2 m = 0,01

Isso representa um aumento de 1% no comprimento.

Lei de Hooke

A lei de Hooke descreve a relação entre tensão e deformação em materiais que retornam à sua forma original após serem deformados. A lei de Hooke afirma que a deformação em um material é proporcional à tensão aplicada dentro do limite elástico desse material. Matematicamente:

Tensão (σ) = Módulo de Young (E) × deformação (ε)

Onde:

  • E é o módulo de Young, uma medida da rigidez de um material (medida em Pascal).

Exemplo: Lei de Hooke em ação

Se um elástico (módulo de Young = 0,01 GPa) é esticado de tal forma que sua tensão é 0,05 e retorna à sua forma original, então a tensão experimentada será:

Tensão (σ) = 0,01 GPa × 0,05 = 0,0005 GPa = 500.000 N/m²

Elasticidade e plasticidade

Elasticidade refere-se à capacidade de um material retornar à sua forma original após ser deformado. Materiais que exibem um alto grau de elasticidade são chamados de materiais elásticos. A borracha é um exemplo comum de material elástico.

Plasticidade, por outro lado, é a capacidade de um material deformar-se permanentemente quando uma tensão é aplicada a ele. Uma vez que o limite elástico (ou ponto de escoamento) de um material é cruzado, ele transita de um comportamento elástico para um comportamento plástico.

Visualização da elasticidade e plasticidade

Região elástica Setor plástico Tensão (ε) Tensão (σ)

No gráfico acima, a primeira parte representa a região elástica, onde o material retorna à sua forma original uma vez que a força é removida. A segunda parte representa a região plástica, onde ocorre deformação permanente.

Tipos de tensão e pressão

Tensão e deformação longitudinais

A deformação longitudinal ocorre quando uma força é aplicada ao longo do comprimento de um objeto, fazendo com que ele seja comprimido ou alongado. A tensão resultante da tensão longitudinal é chamada de deformação longitudinal.

Tensão de cisalhamento e deformação

A tensão de cisalhamento é experimentada quando camadas de material deslizam uma sobre a outra, e a tensão associada à tensão de cisalhamento é conhecida como deformação por cisalhamento.

Tensão volumétrica e deformação

A tensão de volume causa uma mudança de volume e está associada a forças compressivas. A tensão de volume é o resultado da divisão da mudança de volume pelo volume original.

Aplicações dos conceitos de tensão e deformação

Entender tensão e deformação é importante em engenharia e construção, pois ajuda a determinar a capacidade de carga de materiais como aço, concreto e madeira.

Arquitetura: Edifícios e pontes devem ser projetados para suportar tensões e pressões para garantir que não colapsem devido ao próprio peso ou forças externas como vento ou terremotos.

Exemplos em arquitetura

Quando os engenheiros projetam uma ponte, eles devem levar em conta não apenas o peso da ponte, mas também o peso dos veículos que a percorrerão. Eles calculam a tensão máxima esperada e garantem que os materiais escolhidos tenham uma margem de segurança adequada.

Avaliação das propriedades dos materiais

O estudo da tensão e deformação nos permite avaliar as seguintes propriedades dos materiais:

  • Elasticidade: Quanto um material pode ser esticado ou comprimido enquanto retorna ao seu estado original.
  • Resiliência: A capacidade de absorver energia e deformar-se sem quebrar.
  • Ductilidade: Quão facilmente um material pode ser estirado em um fio.
  • Dureza: Resistência à deformação ou arranhões.

Conclusão

Tensão e deformação são conceitos chave para entender o comportamento dos materiais e garantir a integridade estrutural em uma variedade de aplicações. Ao dominar essas ideias, obtemos uma visão das propriedades mecânicas dos materiais que orientam projetos mais seguros e inovadores.


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Tensão e deformação

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