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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Física Moderna


A física moderna é um ramo da física que lida com conceitos pós-newtonianos no mundo da física. Ela fornece uma estrutura para uma nova compreensão de vários fenômenos que a física clássica não conseguia explicar. Inclui a teoria da relatividade e a mecânica quântica.

Início

A física moderna começou no início do século 20, quando os cientistas começaram a experimentar com objetos muito pequenos (como átomos) e objetos que se movem muito rapidamente (como a luz). A física clássica desenvolvida por Isaac Newton e outros não conseguia descrever com precisão esses fenômenos. Portanto, novas teorias foram necessárias para superar essas deficiências.

Teoria da relatividade

A teoria da relatividade desenvolvida por Albert Einstein mudou nossa compreensão do espaço, tempo e movimento. Existem duas partes da relatividade: relatividade especial e relatividade geral.

Relatividade especial

A relatividade especial trata principalmente de objetos que estão se movendo próximo à velocidade da luz. Sua conclusão mais famosa é que o tempo não é absoluto. Isso significa que o tempo pode passar de maneira diferente para dois observadores dependendo de sua velocidade relativa.

Velocidade relativa

Por exemplo, se você viajar em uma nave espacial a uma velocidade próxima à velocidade da luz e depois retornar à Terra, descobrirá que menos tempo passou para você do que para as pessoas na Terra. Isso se deve a um conceito chamado dilatação do tempo.

        Fórmula da Dilatação do Tempo: t' = t / √(1 - v²/c²)

Onde:

  • t' é o tempo experimentado pelo observador em movimento.
  • t é o tempo na Terra.
  • v é a velocidade da nave espacial.
  • c é a velocidade da luz.

Relatividade geral

A relatividade geral é uma extensão da relatividade especial e inclui a gravidade como a curvatura do espaço-tempo devido à massa.

Imagine que uma folha de borracha plana representa o espaço. Se você colocar uma bola pesada sobre a folha, ela criará uma cratera. Qualquer bola menor colocada perto da bola pesada rolará até ela. Este é um exemplo simples de como a gravidade funciona na relatividade geral.

A forma como os planetas orbitam o Sol pode ser explicada usando este conceito. O Sol faz uma depressão no espaço-tempo, fazendo com que os planetas orbitem ao seu redor em vez de voar através do espaço.

A teoria geral da relatividade também é responsável por explicar fenômenos como buracos negros e ondas gravitacionais. Estas são regiões de gravidade extremamente forte das quais nem mesmo a luz pode escapar, e são ondulações no espaço-tempo causadas por objetos massivos movendo-se pelo espaço.

Mecânica quântica

A mecânica quântica é outro alicerce da física moderna que lida com partículas muito pequenas como elétrons e fótons. Ela nos diz sobre o comportamento da matéria e da energia no nível atômico e subatômico.

Princípio da incerteza

Uma característica interessante da mecânica quântica é o princípio da incerteza de Heisenberg. Esse princípio afirma que é impossível saber precisamente tanto a posição quanto o momento de uma partícula ao mesmo tempo.

Pense em tentar pegar um pequeno inseto rápido em seu quarto. Você pode tentar descobrir onde ele está em um dado momento (posição) ou quão rápido e para onde está indo (velocidade), mas não ambos ao mesmo tempo.

        Fórmula do Princípio da Incerteza: Δx * Δp ≥ ħ / 2

Onde:

  • Δx é a incerteza na posição.
  • Δp é a incerteza no momento.
  • ħ é a constante de Planck reduzida (1.0545718 x 10⁻³⁴ Js).

Dualidade onda-partícula

Outro conceito-chave na mecânica quântica é a dualidade onda-partícula, que afirma que partículas, como elétrons, se comportam tanto como partículas quanto como ondas.

Por exemplo, imagine uma onda de água fluindo através de dois buracos lado a lado. As ondas criarão ondulações na superfície da água. Se você fizer um experimento semelhante com elétrons, eles também criarão um padrão de ondas, indicando sua natureza ondulatória.

Essa natureza dual das partículas é uma das razões pelas quais a mecânica quântica é frequentemente chamada de probabilística, considerando probabilidades sobre a localização de uma partícula, em vez de certezas.

Aplicações da física moderna

A física moderna trouxe mudanças revolucionárias não apenas na ciência, mas também na tecnologia. Aqui estão algumas aplicações:

Eletrônica

A mecânica quântica é importante no desenvolvimento de semicondutores e transistores. Estes são componentes essenciais para todos os dispositivos eletrônicos, como smartphones, computadores e televisores.

Tecnologia médica

A física moderna possibilitou o desenvolvimento de tecnologias avançadas de imagem médica, como ressonância magnética (RM) e tomografia computadorizada (TC), que se baseiam nos princípios das ondas eletromagnéticas e da mecânica quântica.

Sondas espaciais

Entender a relatividade é essencial para tarefas como lançar satélites e espaçonaves. Sistemas de GPS também dependem de ajustes baseados em cálculos relativísticos para fornecer dados de posição precisos.

Conclusão

A física moderna representa uma fascinante jornada para o desconhecido que desafia nossas percepções da realidade. Ela reformula a maneira como pensamos sobre o tempo, o espaço e a natureza fundamental do universo. Embora alguns conceitos possam parecer confusos a princípio, eles abrem novas possibilidades para o avanço tecnológico e uma compreensão mais profunda do nosso universo.


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