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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Momento e Impulso


No mundo da física, frequentemente falamos sobre como as coisas se movem e o que as faz mover. Dois conceitos importantes que nos ajudam a entender o movimento são momento e impulso. Estes conceitos fazem parte do estudo mais amplo da mecânica e nos ajudam a descrever, prever e controlar o movimento na vida cotidiana e em aplicações científicas avançadas. Este artigo discutirá estes tópicos em profundidade, explicará em linguagem simples e fornecerá muitos exemplos e equações.

Movimento

Momento é uma medida da quantidade de movimento que um objeto possui. Se você já tentou pegar uma bola de beisebol voando ou viu um carro acelerar na estrada, já teve alguma experiência com o conceito de momento. Em termos simples, ele lhe diz quão difícil é parar um objeto em movimento.

Compreendendo o momento

Momento é uma quantidade vetorial, o que significa que tem tanto magnitude quanto direção. O momento de um objeto depende de dois fatores principais:

  • Qual é a massa do objeto (massa ou m)
  • quão rápido ele está se movendo (velocidade ou v)

A fórmula para o momento é:

p = m * v

onde p é o momento, m é a massa, e v é a velocidade.

Exemplo: Bola rolando

Imagine uma pequena bola com uma massa de 2 kg movendo-se a uma velocidade de 3 m/s. O momento desta bola pode ser medido da seguinte forma:

p = m * v = 2 kg * 3 m/s = 6 kg·m/s

Portanto, o momento da bola na direção do movimento é 6 quilogramas metros por segundo.

Impulso

Enquanto o momento descreve o movimento de um objeto, o impulso descreve uma mudança nesse movimento. O impulso pode ser visto como a ação que muda o movimento de um objeto, seja para fazê-lo mover-se mais rápido, mais devagar ou mudar sua direção. Em termos simples, impulso é o efeito de uma força aplicada ao longo de um período de tempo.

Compreendendo a impulsividade

Impulso também é uma quantidade vetorial e é descrito usando esta fórmula:

Impulso = Força * Tempo

A unidade padrão de impulso é o newton-segundo (N s), que é equivalente a kg m/s. Esta é a mesma unidade do momento, destacando a conexão estreita entre os dois conceitos.

Teorema do impulso-momento

O teorema do impulso-momento conecta belamente impulso ao momento. Ele afirma que o impulso aplicado a um objeto é igual à mudança no momento desse objeto. Matematicamente, pode ser expresso como:

Impulso = Δp = m * Δv = F * Δt

Onde Δp é a mudança no momento, Δv é a mudança na velocidade, F é a força, e Δt é o intervalo de tempo durante o qual a força atua.

Exemplo: Chutando uma bola de futebol

Suponha que um jogador de futebol esteja chutando uma bola estacionária. Suponhamos que uma bola de massa 0,5 kg seja chutada e receba uma velocidade de 10 m/s. A mudança no momento da bola é:

Δp = m * Δv = 0.5 kg * 10 m/s = 5 kg·m/s

Se o pé do jogador exerce uma força em 0,1 s, então a força média aplicada será:

F = Δp / Δt = 5 kg·m/s / 0.1 s = 50 N

Devido a esta força, a velocidade da bola aumentou de 0 m/s para 10 m/s.

Conservação do momento

Um princípio importante no estudo do momento é a conservação do momento. Este princípio afirma que dentro de um sistema fechado (ou seja, não há forças externas agindo sobre ele), o momento total antes de uma interação é igual ao momento total após a interação.

Exemplo: Colisão de dois carros

Imagine dois carros colidindo. O carro A tem uma massa de 1000 kg e move-se a 15 m/s. O carro B, que tem uma massa de 1500 kg, move-se a 10 m/s em direção ao carro A. Numa colisão onde os dois carros ficam presos juntos, o princípio da conservação do momento nos permite calcular o momento combinado após a colisão.

Carro ACarro B

O momento inicial total é:

p_inicial = (m_A * v_A) + (m_B * v_B) = (1000 kg * 15 m/s) + (1500 kg * -10 m/s) = 15000 kg·m/s - 15000 kg·m/s = 0 kg·m/s

Após a colisão, a massa combinada é 2500 kg. Portanto, o momento v_f pode ser calculado a partir do princípio da conservação:

p_final = m_combined * v_f = 0 kg·m/s v_f = 0 kg·m/s / 2500 kg = 0 m/s

Os carros não se movem após a colisão, o que efetiva o princípio da conservação do momento, já que o momento permanece constante.

Aplicações do momento e impulso

Esportes e atletismo

Em esportes como o futebol, entender o momento ajuda os jogadores a aumentar o desempenho e evitar lesões. Em jogos de bola como basquete e futebol, o impulso desempenha um papel vital durante passes e arremessos. Um jogador habilidoso consegue controlar o momento e aplicar impulso de forma judiciosa.

Segurança veicular

Sistemas de segurança automotiva, como cintos de segurança e airbags, utilizam o conceito de impulso. Ao aumentar a duração da força gerada por uma colisão, esses sistemas reduzem a força exercida sobre os passageiros, melhorando a segurança dos passageiros.

Missões espaciais

Na exploração espacial, os cientistas aplicam os conceitos de momento e impulso para propelir espaçonaves. No vácuo do espaço, a expulsão de gás em uma direção resulta no movimento da espaçonave na direção oposta (conservação do momento).

Conclusão

Os conceitos de momento e impulso são fundamentais para entender a dinâmica do movimento. Eles ajudam a explicar fenômenos cotidianos e orientam engenheiros e cientistas em muitas disciplinas no design de sistemas que controlam ou regulam eficientemente o movimento. Através dos princípios de conservação do momento e da relação impulso-momento, ganhamos ferramentas poderosas para descrever e prever o comportamento de objetos em movimento.


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Momento e Impulso

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