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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dinâmicas


Cinemática é um ramo da mecânica que lida com o movimento de objetos sem considerar as causas de seu movimento. Em termos simples, descreve como as coisas se movem, sua velocidade, direção e como esses elementos mudam ao longo do tempo. Ao entender a cinemática, estabelecemos a base para analisar cenários de movimento mais complexos na física.

Conceitos básicos de dinâmicas

Para estudar a cinemática, começamos com vários conceitos-chave: deslocamento, velocidade, aceleração e tempo.

Deslocamento

Deslocamento refere-se à mudança na posição de um objeto. É uma quantidade vetorial, o que significa que tem magnitude e direção. Deslocamento é diferente de distância, que é uma quantidade escalar que mostra quanto terreno e distância o objeto percorreu, independentemente da direção.

Exemplo: Imagine uma estrada reta. Se um carro viajar 50 m a leste do ponto A ao ponto B, seu deslocamento será de 50 m na direção leste, e não apenas a distância de "50 m".

Deslocamento = 50 m leste

Velocidade

Velocidade é uma quantidade vetorial que se refere à taxa de mudança de deslocamento. Diz-nos quão rápido e em que direção um objeto está se movendo. A velocidade média pode ser calculada usando a fórmula:

Velocidade Média = (Deslocamento Final - Deslocamento Inicial) / Tempo Decorrido

Exemplo: Se o carro viaja do ponto A ao ponto B em 5 segundos, então a velocidade média é

Velocidade Média = 50 metros leste / 5 segundos = 10 metros por segundo leste
Velocidade média = 10 m/s leste

Aceleração

Aceleração é a taxa na qual a velocidade de um objeto muda ao longo do tempo. Assim como velocidade e deslocamento, a aceleração é uma quantidade vetorial e pode descrever como um objeto acelera, desacelera ou muda de direção.

A fórmula para a aceleração é:

Aceleração = (Velocidade Final - Velocidade Inicial) / Tempo Decorrido

Exemplo: Se a velocidade de um carro aumenta de 10 m/s para 20 m/s em 5 s, então sua aceleração será:

Aceleração = (20 m/s - 10 m/s) / 5 segundos = 2 m/s^2

Equações do movimento

Existem três equações principais do movimento que são usadas para descrever o movimento de objetos assumindo aceleração constante. Estas equações são úteis para resolver uma variedade de problemas em dinâmicas.

Primeira equação do movimento

A primeira equação relaciona velocidade, aceleração e tempo. É dada por:

v = u + at

Onde:

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

Esta equação ajuda a encontrar a velocidade de um objeto em qualquer momento, desde que sua velocidade inicial e aceleração constante sejam dadas.

Segunda equação do movimento

A segunda equação conecta deslocamento com velocidade inicial, tempo e aceleração:

s = ut + (1/2)at^2

Onde:

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

Esta equação nos permite calcular o deslocamento de um objeto sob aceleração constante.

Terceira equação do movimento

A terceira equação nos permite calcular a velocidade, velocidade inicial e deslocamento:

v^2 = u^2 + 2as

onde os símbolos representam as mesmas quantidades mencionadas anteriormente.

Exemplo: Estas equações podem ser usadas em uma variedade de cenários práticos, como estimar quão longe um carro vai viajar antes de parar ou determinar a velocidade de decolagem de um avião com base no comprimento de uma determinada pista.

Representação visual do movimento

Imagine que você está observando um objeto se movendo em uma linha reta. O movimento pode ser representado descritivamente através de um gráfico:

Gráfico posição-tempo

Um gráfico posição-tempo mostra como a posição de um objeto muda ao longo do tempo. A inclinação da linha em um gráfico posição-tempo representa a velocidade do objeto.

Tempo Posição inclinação = velocidade

Uma linha reta representa velocidade constante, enquanto uma linha curva representa velocidade variável (aceleração).

Gráficos velocidade-tempo

Um gráfico velocidade-tempo mostra como a velocidade de um objeto muda com o tempo. A inclinação do gráfico velocidade-tempo mostra a aceleração do objeto.

Tempo Velocidade inclinação = aceleração

A área sob o gráfico velocidade-tempo representa o deslocamento do objeto durante um determinado período de tempo.

Movimento de projéteis

O movimento de projéteis é um tipo de problema de cinemática no qual um objeto é lançado no ar e se move sob a influência da gravidade. O movimento pode ser dividido em dois componentes: horizontal e vertical.

O movimento horizontal de um projétil é uniforme, pois não possui aceleração (negligenciando a resistência do ar), enquanto o movimento vertical é uniformemente acelerado devido à gravidade.

Distância Horizontal Altura Vertical

As equações do movimento podem ser aplicadas separadamente aos componentes horizontal e vertical para resolver vários aspectos da trajetória do projétil, como altitude máxima, tempo de voo e alcance.

Aplicações práticas de dinâmicas

Entender a cinemática é importante em muitos campos. Engenheiros aplicam estes princípios para projetar veículos, brinquedos de parque de diversões e sistemas de segurança. Atletas e treinadores usam princípios cinemáticos para melhorar o desempenho e reduzir o risco de lesões. Cientistas confiam na cinemática para modelar fenômenos naturais, como as órbitas dos planetas ou as trajetórias de voo dos foguetes.

Resumo e conclusão

A cinemática fornece uma análise detalhada das formas básicas de movimento. Fornece as ferramentas para descrever o movimento de objetos em termos de deslocamento, velocidade e aceleração ao longo do tempo. As equações do movimento simplificam as relações entre essas quantidades sob aceleração constante. Representações visuais, como gráficos, fornecem mais insights sobre as características do movimento. Ao dominar os fundamentos da cinemática, ganha-se a capacidade de entender e prever o comportamento de objetos em movimento em uma ampla gama de cenários práticos.


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