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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Velocidade e Rapidez


Na física, a dinâmica é o ramo que descreve o movimento de pontos, corpos (objetos) e sistemas de corpos (grupos de objetos) sem considerar as forças que causam o movimento. Este estudo foca em dois conceitos fundamentais: rapidez e velocidade. Ambos são essenciais para descrever e entender o movimento.

O que é rapidez?

Rapidez é uma quantidade escalar que representa a "velocidade de um objeto". É a taxa na qual um objeto percorre uma distância. A rapidez média é calculada dividindo-se a distância total percorrida pelo tempo total gasto para percorrer essa distância. A fórmula para rapidez é muito simples:

Rapidez = Distância / Tempo

Por exemplo, se um carro viaja 150 quilômetros em 3 horas, sua rapidez será:

Rapidez = 150 km / 3 horas = 50 km/h

Exemplo visual de movimento

Início Fim objeto se movendo a uma rapidez constante

No exemplo SVG acima, um círculo vermelho se move da linha de início para a linha de fim. A rapidez representa quão rápido o círculo se move do ponto de início ao ponto de fim em um determinado tempo.

O que é velocidade?

Por outro lado, velocidade é uma quantidade vetorial que refere-se à "taxa na qual um objeto muda sua posição". Ao contrário da rapidez, a velocidade inclui a direção do objeto. Assim, a velocidade é mais informativa sobre o estado de movimento do objeto. A velocidade média é calculada dividindo-se o deslocamento pelo tempo durante o qual ocorreu a mudança.

Velocidade = Deslocamento / Tempo

Considere um carro que viaja 100 km para leste em 2 horas. Sua velocidade será:

Velocidade = 100 km leste / 2 horas = 50 km/h leste

Exemplo visual de velocidade

A B C velocidade é em direção a B

Neste SVG, um círculo azul move-se do ponto A para o ponto B, indicando a direção de sua velocidade. É importante entender que, mesmo que o objeto continue a mover-se em direção ao ponto C, a velocidade é definida apenas do ponto A até B.

Diferença entre rapidez e velocidade

Embora tanto rapidez quanto velocidade forneçam informações sobre o movimento de um objeto, eles têm algumas diferenças importantes:

  • Rapidez é uma quantidade escalar, o que significa que possui apenas magnitude. Enquanto a velocidade é uma quantidade vetorial, o que significa que possui tanto magnitude quanto direção.
  • A rapidez não fornece nenhuma informação sobre a direção do movimento. A velocidade fornece informações claras de direção.
  • A velocidade de um objeto movendo-se a uma rapidez constante em um caminho circular continua mudando, porque sua direção muda continuamente.

Exemplos de texto para prática

Exemplo 1: Calculando rapidez

Se um ciclista percorre uma distância de 60 km em 2 horas, qual é a rapidez do ciclista?

Rapidez = Distância / Tempo = 60 km / 2 horas = 30 km/h

Exemplo 2: Calculando velocidade

Um corredor movendo-se em direção ao norte percorre uma distância de 400 m em 50 segundos. Qual é a velocidade do corredor?

Velocidade = Deslocamento / Tempo = 400 metros norte / 50 segundos = 8 m/s norte

Exemplo 3: Notando a diferença

Um carro viaja 100 km na direção norte e depois 100 km na direção leste. Quais são distância, rapidez, deslocamento e velocidade?

  • Distância = 100 km + 100 km = 200 km
  • Rapidez = Distância total / Tempo total
  • Deslocamento: Use o teorema de Pitágoras (√(100² + 100²) = 141,42 km) em direção nordeste.
  • Velocidade = Deslocamento / Tempo

Entendendo rapidez e velocidade instantâneas

Enquanto rapidez e velocidade médias são calculadas ao longo de um certo período de tempo, rapidez e velocidade instantâneas referem-se a essas quantidades em um momento específico. Imagine que você está dirigindo e olhando para o velocímetro, que mostra a rapidez do carro naquele exato momento - esta é sua rapidez instantânea.

Rapidez Instantânea = Lim Δt → 0 (Δs/Δt)

Como a velocidade também considera direção, a velocidade instantânea especificará a direção do movimento naquele instante particular.

Analogia visual: comparando escadas rolantes e escadas

A B

Na analogia acima, considere as linhas subindo para representar duas pessoas - uma usando a escada rolante e outra usando as escadas. A pessoa na escada rolante (linha à esquerda) chega ao topo mais rápido; portanto, sua rapidez é maior. No entanto, se ambas eventualmente se moverem na mesma direção ascendente, suas velocidades serão iguais mas de magnitudes diferentes. Notavelmente, a rapidez da escada rolante permanece constante, enquanto as escadas podem envolver mudanças instantâneas de rapidez.

Conectando rapidez e velocidade com um gráfico

Em muitos problemas de física, interpretar gráficos é importante para entender rapidez e velocidade. Os gráficos mais comuns são gráficos de distância-tempo e gráficos de velocidade-tempo.

Diagrama de distância-tempo

Em um gráfico de distância versus tempo, a rapidez é representada pela inclinação do gráfico. Uma inclinação mais íngreme indica maior rapidez. Uma linha plana, horizontal, não representa nenhuma rapidez, pois a distância não muda ao longo do tempo.

Gráficos de velocidade-tempo

Em um gráfico de velocidade versus tempo, a velocidade constante é mostrada como uma linha horizontal, e a inclinação (gradiente) da linha representa a aceleração. Calcular a área sob a linha entre dois intervalos de tempo dá o deslocamento.

Conclusão

Compreender o momento e a velocidade é o conhecimento fundamental para estudos posteriores em física e mecânica. Esses conceitos são importantes na análise e previsão do movimento de objetos no cotidiano - de veículos nas estradas a atletas em competições. O domínio dos princípios de momento e velocidade também ajuda a entender fenômenos e sistemas mais complexos na física avançada.


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Velocidade e Rapidez

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