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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Lei da gravitação universal de Newton


Introdução

A lei da gravitação universal de Newton é um princípio fundamental que descreve como os objetos no universo se atraem com uma força chamada gravidade. Este conceito é importante para entender o comportamento dos corpos celestes e fenômenos terrestres. Em termos simples, esta lei afirma que toda massa atrai toda outra massa no universo com uma força que é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.

Interpretação da lei

A expressão matemática da lei da gravitação universal de Newton é dada da seguinte forma:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Onde:

  • F é a força gravitacional entre as duas massas.
  • G é a constante gravitacional, que é aproximadamente igual a 6.674 × 10^-11 N(m/kg)^2.
  • m1 e m2 são as massas dos dois objetos.
  • r é a distância entre os centros das duas massas.

Visualização da atração gravitacional

Vamos imaginar essa atração gravitacional entre dois objetos:

M1 M2 F R item 1 Item 2

Importância da constante gravitacional

A constante gravitacional G é importante para calcular a força gravitacional entre duas massas. Seu valor pequeno indica que a força gravitacional é relativamente fraca em comparação com outras forças fundamentais, como a força eletromagnética. Apesar de sua fraqueza, a gravidade tem efeitos significativos em longas distâncias e é a força dominante que governa o movimento dos corpos celestes, como planetas, estrelas e galáxias.

Exemplos no universo

Os exemplos a seguir mostram a aplicação da lei da gravitação universal de Newton:

Exemplo: Terra e Lua

A atração gravitacional entre a Terra e a Lua mantém a Lua em órbita ao redor da Terra. Se a massa da Terra for m1 = 5.972 × 10^24 kg e a massa da Lua for m2 = 7.348 × 10^22 kg, e a distância média r = 384.400 km, podemos calcular a força gravitacional:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Substituindo os valores:

F = 6.674 × 10^-11 * (5.972 × 10^24 * 7.348 × 10^22) / (384.400.000^2)

Após o cálculo, a força é cerca de 1.98 × 10^20 N

Exemplo: Maçã e Terra

Por que uma maçã cai de uma árvore? Considere a Terra, que tem uma massa de 5.972 × 10^24 kg, e uma maçã, que tem uma massa de 0,1 kg, que está a cerca de 1 m do chão. Podemos calcular a força da gravidade usando:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Substituindo os valores:

F = 6.674 × 10^-11 * (5.972 × 10^24 * 0,1) / 1^2

Após o cálculo, a força é cerca de 0,98 N, que é a força puxando a maçã em direção à terra.

Lei do inverso do quadrado

O termo 1 / r^2 na fórmula refere-se à lei do inverso do quadrado. Isso significa que a força gravitacional diminui com o quadrado da distância entre os objetos. Se você duplicar a distância entre dois objetos, a força gravitacional torna-se um quarto tão forte. Este princípio é importante ao calcular forças gravitacionais em distâncias astronômicas.

Implicações da lei

A lei da gravitação universal de Newton tem várias implicações importantes:

  • Ela explica por que planetas giram ao redor de estrelas e por que luas giram ao redor de planetas.
  • Descreve as marés na Terra causadas pelas forças gravitacionais da Lua e do Sol.
  • Fornece a base para entender teorias mais complexas, como a relatividade geral.

Conclusão

A lei da gravitação universal de Newton é uma pedra angular da física, fornecendo informações sobre a força que governa o movimento dos corpos celestes e objetos na Terra. Compreender essa lei ajuda a desvendar os mistérios do universo, desde as órbitas dos planetas até o comportamento das galáxias.

Reconhecendo a relação entre massa e distância na atração gravitacional, ganhamos uma compreensão mais profunda do equilíbrio delicado e da ordem no universo. Este conceito fundamental não apenas explica observações passadas, mas também orienta explorações futuras do universo.


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