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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Mudança na aceleração devido à gravidade


O conceito de “mudanças na aceleração devido à gravidade” é bastante fascinante e desempenha um papel vital na compreensão da mecânica do universo. A gravidade, a força exercida por todo objeto no universo que possui massa, determina o movimento dos planetas, as trajetórias dos cometas e até mesmo o comportamento dos objetos na superfície da Terra. Nesta lição, examinaremos como a aceleração devido à gravidade pode variar e exploraremos os fatores que contribuem para essas mudanças.

Compreendendo a gravidade

A gravidade é uma força universal exercida por massas umas sobre as outras. Isaac Newton a descreveu no século XVII com sua famosa lei da gravitação universal, que afirma que toda massa pontual atrai toda outra massa pontual no universo com uma força que é proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.

F = G * (m1 * m2) / r²

Nesta fórmula:

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

Para objetos próximos à superfície da Terra, geralmente nos referimos à aceleração da gravidade, denotada por g, que é aproximadamente igual a 9.81 m/s². Mas esse valor de g não é constante em todos os lugares ou em todas as situações na Terra. Ele varia devido a muitos fatores.

Fatores que afetam a gravidade

1. Altitude

À medida que você sobe acima da superfície da Terra, a força da gravidade diminui. Isso acontece porque a distância r na fórmula da força gravitacional aumenta, o que reduz a força da gravidade. Por exemplo, no topo do Monte Everest, a aceleração devido à gravidade é menor que ao nível do mar.

nível do mar alta altitude

Portanto, quanto mais alto você vai, mais fraca é a força gravitacional da Terra, resultando em uma ligeira diminuição no valor de g.

2. Latitude

A Terra não é uma esfera perfeita, mas sim um esferoide oblato. Isso significa que ela é levemente achatada nos polos e abaulada no equador devido à sua rotação. Como resultado, a distância do centro da Terra é maior no equador do que nos polos.

Essa diferença de distância afeta a gravidade. Como a força da gravidade enfraquece com a distância, a aceleração devido à gravidade é ligeiramente mais forte nos polos (onde a superfície da Terra está mais próxima de seu centro) e mais fraca no equador.

Polo Equador

Essa variação é devida ao efeito combinado da rotação da Terra e da forma da Terra.

3. Variações geológicas locais

Diferenças locais na geologia, como composição mineral e cadeias de montanhas, também podem causar variações na força gravitacional. Áreas com altas concentrações de materiais, como cadeias montanhosas ou minérios, terão um puxão gravitacional ligeiramente maior.

Imagine que você está caminhando por uma cadeia de montanhas; rochas maiores e mais densas sob seus pés podem exercer uma força gravitacional maior do que áreas planas e menos densas. No entanto, essas diferenças são pequenas e requerem instrumentos sensíveis para medir.

Mudança na aceleração devido à gravidade em outros corpos celestes

Compreender a variabilidade da gravidade é importante ao investigar corpos celestes além da Terra. Por exemplo, a gravidade da Lua é mais fraca que a da Terra porque ela tem menos massa.

Lua Terra

Para calcular a força da gravidade na Lua, usamos uma abordagem semelhante, com a fórmula ajustada para as massas da Terra e da Lua e suas respectivas distâncias.

Cálculo de exemplo

Considere uma rocha pesando 10 kg. Vamos calcular a força gravitacional atuando nessa rocha tanto na superfície da Terra quanto na Lua.

Para a Terra:

F_Terra = m * g = 10 kg * 9.81 m/s² = 98.1 N

Para a Lua:

A aceleração gravitacional média na Lua é cerca de 1.6 m/s².

F_Lua = m * g_lua = 10 kg * 1.6 m/s² = 16 N

Este exemplo mostra que a gravidade na Lua é muito menor, resultando em uma experiência de peso diferente.

Conclusão

Em conclusão, embora a aceleração gravitacional seja um princípio básico na física, é necessário reconhecer variações sutis causadas por fatores como altitude, latitude e terreno local. Esta compreensão é importante não apenas para cálculos terrestres, mas também em viagens espaciais e astronomia.

Através de estudos cuidadosos e cálculos da gravidade, os seres humanos podem se mover além do nosso planeta e explorar o universo mais amplo, tudo baseado nos sutis princípios das mudanças gravitacionais.


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