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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Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade


No fascinante mundo da física, compreender as propriedades dos materiais é importante para uma variedade de aplicações. Duas propriedades essenciais são o limite de elasticidade e o módulo de elasticidade. Esses conceitos são fundamentais no estudo de como os materiais se deformam quando submetidos a forças, o que é um aspecto crucial no design, na engenharia e em nossas vidas cotidianas.

Compreendendo a elasticidade

Elasticidade refere-se à capacidade de um material retornar à sua forma e tamanho originais assim que a força aplicada a ele é removida. Imagine esse processo como esticar um elástico. Quando você estica o elástico, ele se alonga, e quando você o solta, ele retorna à sua forma original. Esse comportamento é a essência da elasticidade.

Limite de elasticidade

O limite de elasticidade de um material é a quantidade máxima de estresse que pode ser aplicado a ele sem causar deformação permanente. Além desse ponto, o material não retornará à sua forma original, mesmo se a força aplicada for removida.

Considere novamente o exemplo do elástico. Se você puxar um elástico suavemente, ele se estica e retorna à sua forma original. Mas se você puxar com muita força, ele pode não retornar à sua forma original e até romper. O ponto de força pouco antes de ele não retornar ou romper é chamado de limite de elasticidade.

Visualize um gráfico se preferir:

        + Estresse | | | | * * (Até o Limite de Elasticidade) | * | * |* +------------------------------------------------> Deformação

Até o limite de elasticidade, os materiais se comportam elasticamente, ou seja, qualquer deformação é revertida quando a força é liberada.

Deformação plástica

Se um material for submetido a estresse além de seu limite de elasticidade, ele sofre deformação plástica. Isso significa que mesmo quando a força é removida, o material não retorna à sua forma original. Por exemplo, se você dobrar uma colher de plástico, ela permanece dobrada porque sofreu deformação plástica.

Módulo de elasticidade

O módulo de elasticidade é uma medida da capacidade de um material resistir à deformação sob estresse. É uma propriedade fundamental que nos dá uma ideia de quão rígido ou flexível um material é. O módulo de elasticidade também é chamado de "módulo de Young", em homenagem ao cientista britânico Thomas Young.

Matematicamente, é definido como a razão entre estresse e deformação dentro do limite de elasticidade.

        Módulo de Young (E) = Estresse / Deformação

Onde:

  • Estresse é a força aplicada por unidade de área, expressa em pascals (Pa).
  • Deformação é a deformação experimentada pelo objeto, expressa como uma razão (adimensional).

Unidades e dimensões

Como o estresse é medido em pascals (Pa) e a deformação é adimensional, o módulo de Young também tem unidades de pascals (Pa). A fórmula mostra que este módulo é uma medida de rigidez - quão resistente um material é à deformação elástica.

Substâncias e seu módulo

Vamos considerar alguns materiais comuns e seus valores aproximados de módulo de Young:

  • Aço: 200GPa
  • Alumínio: 69 GPa
  • Borracha: 0.01GPa

A partir desses exemplos, você pode ver que o aço, que é muito duro, tem um módulo maior do que a borracha, que é muito flexível.

Exemplos de elasticidade na vida cotidiana

A elasticidade e seus limites podem ser vistos em objetos do cotidiano:

  • Trampolim: Quando você pula, o material se estica e depois retorna à sua forma original, fazendo você quicar para cima novamente.
  • Molas na caneta: Elas se comprimem quando você clica a caneta e retornam à sua forma quando você libera.
  • Tendões no corpo: Esses tecidos flexíveis nos ajudam a mover facilmente ao esticar e contrair.

Explicando o módulo de Young com exemplos

Considere duas barras feitas de materiais diferentes - uma de aço e a outra de borracha - que têm o mesmo módulo. Se a mesma força for aplicada a ambas, a barra de borracha experimentará uma deformação muito maior do que a barra de aço. Portanto, o módulo de Young da barra de borracha é muito menor do que o da barra de aço.

Pense de outra forma:

        Material Módulo de Young (E) Deformação Aço Alto Baixo Borracha Baixo Alto

Fatores que afetam a elasticidade

Vários fatores afetam a elasticidade dos materiais:

  • Temperatura: Aumentar a temperatura geralmente torna os materiais menos flexíveis. Por exemplo, uma estrutura de metal pode se tornar mais flexível quando aquecida.
  • Composição do material: Materiais diferentes possuem diferentes propriedades elásticas. Como mencionado anteriormente, o aço é mais elástico que a borracha.
  • Estado do estresse: Como as forças são distribuídas dentro de um material pode afetar sua elasticidade.

Aplicações reais do limite de elasticidade e módulo de elasticidade

Compreender esses conceitos é importante na engenharia e na construção:

  • Construção de pontes: Engenheiros devem garantir que as pontes usem materiais que possam suportar forças sem deformação permanente.
  • Fabricação: Designers de produtos selecionam materiais com base na flexibilidade para garantir que os produtos possam suportar o uso regular sem se deformar permanentemente.

Conclusão

O limite de elasticidade e o módulo de elasticidade são conceitos importantes na compreensão de como os materiais reagem às forças. Essas propriedades permitem que engenheiros, cientistas e fabricantes selecionem os materiais certos para aplicações específicas, garantindo tanto o desempenho quanto a segurança. Identificar como esses materiais se esticam, comprimem e retornam à forma ajuda a informar o design e a integridade estrutural em diversos campos.


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Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade

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