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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Elasticidade e deformação


A elasticidade e deformação dos materiais é um tópico fascinante que conecta propriedades físicas e experiências cotidianas. Este tópico lida principalmente com como os materiais reagem quando forças são aplicadas a eles, o que é crucial para entender desde interações cotidianas simples até aplicações de engenharia complexas. Vamos mergulhar neste conceito, simplificando-o para garantir clareza e compreensão.

O que é elasticidade?

Elasticidade refere-se à capacidade de um material de retornar à sua forma e tamanho originais após a remoção das forças que causam a deformação. Está diretamente relacionada às forças intermoleculares dentro do material. Se um material é elástico, pode ser esticado ou comprimido, mas voltará ao seu estado inicial quando a tensão for removida.

Por exemplo, pegue um elástico. Você pode esticá-lo muito, mas uma vez solto, ele retorna ao seu estado normal. Isso ocorre porque a borracha é altamente elástica.

Na visualização acima, você pode ver dois retângulos representando paredes rígidas e a linha entre elas é representada como um material elástico que está sendo esticado e depois retornando à sua forma inicial.

Tensão e deformação

Para entender a elasticidade, precisamos explorar dois conceitos principais: tensão e deformação. Esses conceitos descrevem como as forças interagem com os materiais em um nível mais profundo.

Tensão

Tensão é a força exercida sobre uma substância dividida pela área sobre a qual a força é aplicada. É medida em unidades de pressão, geralmente pascals (Pa).

Tensão = Força / Área

Imagine que você está pressionando uma esponja com um dedo. A tensão é a força descendente exercida pelo seu dedo, que é transmitida por toda a área da esponja que você está tocando.

Força do dedo Área da esponja

Deformação

A deformação mede o quanto um material se deforma em resposta à tensão. É obtida dividindo-se a mudança de dimensão (como comprimento, largura ou altura) pela dimensão original. A deformação é adimensional porque é uma razão.

Deformação = Mudança de Comprimento / Comprimento Original

Quando você estica um elástico, coloca tensão nele, o que altera o comprimento do elástico. A tensão é uma medida de quanto o elástico estica.

Lei de Hooke

A lei de Hooke é importante para entender a elasticidade. Ela afirma que dentro do limite de elasticidade, a tensão em um sólido é proporcional à tensão aplicada a ele. Esta lei pode ser expressa como:

Tensão = Módulo de Elasticidade × Deformação

Aqui, a constante de proporcionalidade, conhecida como módulo de elasticidade, depende do material. Diferentes materiais reagem de maneira diferente à tensão, alguns sendo facilmente esticados e outros sendo mais rígidos.

Comprimento Inicial Comprimento Estendido

Limite elástico e deformação plástica

Todo material que pode ser deformado deve obedecer a uma restrição essencial: seu limite elástico. O limite elástico é o máximo de tensão que um material pode suportar sem sofrer deformação permanente.

Se o material é submetido a uma tensão além deste limite, ele entra em deformação plástica, o que significa que não poderá retornar ao seu tamanho e forma originais. Ele se torna permanentemente deformado.

Por exemplo, se você dobrar um fio de metal fino um pouco, ele retorna à sua forma original. Mas se você dobrá-lo demais, ele fica dobrado. Você ultrapassou o limite elástico.

Materiais e suas propriedades elásticas

Diferentes materiais têm diferentes propriedades elásticas. Aqui, discutiremos alguns materiais comuns e como eles respondem às forças.

Borracha

A borracha é conhecida por sua grande elasticidade. É usada em elásticos, pneus e outros produtos devido à sua capacidade de suportar grandes deformações elásticas.

Metais

Metais como aço, alumínio e cobre exibem alta elasticidade. Essa propriedade os torna adequados para aplicações que exigem resistência e flexibilidade em áreas como construção e maquinaria.

Vidro

O vidro, embora pareça ser duro, também pode sofrer deformação elástica. No entanto, seu limite elástico é baixo e pode quebrar rapidamente se for aplicada pressão excessiva.

Aplicações reais da elasticidade

A flexibilidade é mais que um conceito teórico; ela tem muitas aplicações na vida cotidiana e na engenharia.

Pontes e edifícios

Os engenheiros levam em consideração a elasticidade ao projetar estruturas como pontes e edifícios para absorver e liberar energia de tensões como vento, tráfego e até terremotos.

Material esportivo

A elasticidade é extremamente importante no equipamento esportivo, desde as cordas das raquetes de tênis até os amortecedores dos calçados de corrida, afetando o desempenho e a segurança.

Ponte com suporte

O diagrama mostra uma ponte simples. Os pequenos círculos representam pontos de apoio que permitem deformação elástica quando uma força é aplicada.

Conclusão

O estudo da elasticidade e deformação é um campo empolgante porque ajuda a explicar como os materiais se comportam sob uma variedade de forças e condições. Compreender a elasticidade é essencial para nós não apenas em experiências cotidianas, mas também em processos industriais complexos.

Ao entender como materiais como metais, borracha e vidro se comportam sob tensão, estiramento e forças, desbloqueamos o potencial para inovar e criar dispositivos, estruturas e produtos mais eficientes, seguros e eficazes. À medida que aprendemos sobre elasticidade, novas possibilidades e tecnologias surgem, aprimorando nossa capacidade de interagir com e manipular o mundo físico.


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