Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

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Movimento em uma dimensão


O movimento faz parte do nosso dia a dia. Sempre que olhamos ao redor, vemos coisas que se movem. Desde a queda de uma maçã até os movimentos complexos dos veículos, o movimento está em toda parte e é fundamental para a física. Neste tema, vamos explorar o "movimento em uma dimensão", que é a forma mais simples de movimento.

Primeiro, vamos entender o que significa "movimento". Movimento refere-se à mudança na posição de um objeto em relação ao tempo e ao seu ambiente ao redor. Quando discutimos movimento em uma dimensão, referimo-nos ao movimento ao longo de uma linha reta.

Posição

Vamos primeiro definir a posição de um objeto. A posição é um ponto no espaço que é definido em relação a um ponto de referência. Geralmente é descrito usando um sistema de coordenadas, como uma linha numérica.

0 1 2 3 4

No diagrama acima, a linha representa o caminho que um objeto pode percorrer. Os números são posições nesse caminho, com 0 sendo o ponto de referência. Se um objeto está na posição 2, significa que está a 2 unidades de distância do ponto de referência.

Distância e deslocamento

Ao discutir o movimento, é importante distinguir entre distância e deslocamento. Distância é o comprimento total do caminho percorrido por um objeto, independentemente de sua posição inicial ou final. Deslocamento, por outro lado, é a mudança na posição de um objeto. É uma quantidade vetorial, o que significa que tem magnitude e direção.

Exemplo: Se você caminhar 3 m para o leste e depois 4 m para o oeste, a distância total percorrida será de 7 m. No entanto, o deslocamento será de 1 m para oeste.

Velocidade e velocidade vetorial

Outro aspecto importante do movimento é a velocidade. Velocidade é a rapidez que mostra a rapidez de um objeto, calculada como a distância percorrida por unidade de tempo. É uma quantidade escalar e não inclui direção.

Velocidade = Distância / Tempo

No entanto, a velocidade vetorial é uma quantidade vetorial. Ela indica a taxa na qual um objeto altera sua posição. Inclui tanto a velocidade quanto a direção.

Velocidade vetorial = Deslocamento / Tempo

Exemplo: Se você caminhou 100 metros ao norte em 10 segundos, sua velocidade é de 10 m/s e sua velocidade vetorial é de 10 m/s ao norte.

Início Final Deslocamento

Aceleração

A aceleração é a taxa de mudança da velocidade de um objeto em relação ao tempo. É uma quantidade vetorial, o que significa que tem magnitude e direção.

Aceleração = Mudança na Velocidade / Tempo

Se a velocidade de um carro muda de 20 m/s para 30 m/s em 5 s, então a aceleração será:

Aceleração = (30 m/s - 20 m/s) / 5 s = 2 m/s²

A aceleração pode ser positiva ou negativa. A aceleração positiva geralmente é referida como aumento de velocidade, enquanto a aceleração negativa (ou desaceleração) significa redução de velocidade.

t = 0s T = TS Início Final

Equações do movimento

Para descrever o movimento em uma dimensão, usamos frequentemente um conjunto de equações do movimento. Essas equações relacionam deslocamento, velocidade inicial, velocidade final, aceleração e tempo:

  1. v = u + at
  2. s = ut + 0.5at²
  3. v² = u² + 2as

Onde:

  • v é a velocidade final
  • u é a velocidade inicial
  • a é a aceleração
  • t é o tempo
  • s é o deslocamento

Essas equações são ferramentas poderosas para prever a posição futura e a velocidade de objetos em movimento.

Exemplo de problema: Um carro acelera a partir do repouso a uma taxa constante de 3 m/s² por 10 segundos. Qual é a sua velocidade final e quanto distância percorre?

Usando a primeira equação: v = u + at = 0 + 3 * 10 = 30 m/s Usando a segunda equação: s = ut + 0.5at² = 0 + 0.5 * 3 * 100 = 150 metros

O carro atinge uma velocidade final de 30 m/s e percorre uma distância de 150 m.

Representação gráfica do movimento

O movimento também pode ser representado usando gráficos de posição versus tempo, velocidade versus tempo e aceleração versus tempo.

Gráfico de posição versus tempo: Este gráfico mostra como a posição de um objeto muda ao longo do tempo. A inclinação da linha neste gráfico dá a velocidade.

Tempo Posto

Gráfico de velocidade versus tempo: Este gráfico mostra como a velocidade muda ao longo do tempo. A inclinação deste gráfico representa aceleração, e a área sob a curva representa deslocamento.

Tempo Velocidade

Aplicações e exemplos

Movimento em uma dimensão não é apenas um conceito teórico, mas também é usado na vida real. Vamos ver alguns exemplos:

Exemplo 1: Objetos em queda
Objetos em queda livre movem-se com uma aceleração constante devido à gravidade, que é cerca de 9,8 m/s². Se você soltar uma bola de um prédio, pode usar as equações do movimento para prever quanto tempo levará para cair no chão.

Exemplo 2: Um carro viaja em linha reta em uma rodovia
Os carros costumam viajar em linhas retas nas rodovias, tornando-os um exemplo clássico de movimento unidimensional. Conhecendo a velocidade inicial e a aceleração, você pode prever a posição futura e a velocidade do carro.

Conclusão

O movimento em uma dimensão fornece uma compreensão fundamental de como os objetos se movem em linha reta. Ao aprender conceitos como posição, distância, deslocamento, velocidade, velocidade vetorial e aceleração, e usar as equações do movimento, você pode analisar e prever com eficiência o movimento dos objetos.

Quer você esteja acompanhando a trajetória de uma bola lançada ou o movimento de veículos na estrada, dominar o movimento unidimensional é importante para uma exploração mais complexa do movimento em duas e três dimensões.


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