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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Carga elétrica e conservação


A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria que é responsável pelas forças elétricas. Em termos simples, a carga elétrica ajuda a explicar por que e como as partículas se atraem ou se repelem. No campo da física, particularmente na eletrostática, compreender a carga elétrica e sua conservação é essencial para explicar uma variedade de fenômenos.

Compreendendo a carga elétrica

A carga elétrica é uma propriedade fundamental das partículas elementares da matéria. Existem dois tipos de carga: positiva e negativa. A sabedoria convencional dita que cargas iguais se repelem, enquanto cargas opostas se atraem. Este princípio forma a base para compreender forças e interações eletrostáticas.

Imagine dois balões esfregados com lã. Quando são aproximados, eles se repelem. Isso acontece porque ambos os balões adquirem o mesmo tipo de carga elétrica. Por outro lado, um balão carregado pode atrair pequenos pedaços de papel, o que é um exemplo de atração de cargas opostas.

Unidades e medições

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a carga é medida em coulombs (C). A carga de um elétron é de aproximadamente -1,6 × 10 -19 coulombs, e a carga de um próton é +1,6 × 10 -19 coulombs.

Conservação da carga

O princípio da conservação da carga afirma que a carga elétrica total em um sistema isolado permanece constante. Em termos simples, a carga total é conservada; ela pode ser transferida de um corpo para outro, mas não pode ser criada ou destruída.

Considere um sistema fechado onde dois átomos neutros colidem. Se um átomo ganha um elétron e se torna carregado negativamente, o outro átomo perde um elétron e se torna carregado positivamente. A carga total permanece a mesma antes e depois da interação. Este é um exemplo de conservação da carga.

Exemplo visual: interação de carga

+ -

Na ilustração acima, uma carga positiva (+) e uma carga negativa (-) experimentam forças de atração, conforme indicado pela linha tracejada. Esta interação atrativa é uma consequência fundamental de cargas elétricas opostas.

Condutores e isolantes

Substâncias através das quais a carga elétrica pode fluir facilmente são chamadas de condutores. Por exemplo, metais como cobre e prata. Em contraste, materiais que não permitem que a carga elétrica flua facilmente são chamados de isolantes, como borracha e madeira.

Pense em um fio de metal conectado a uma bateria. O fio atua como um condutor, permitindo que a carga flua através do circuito. Enquanto isso, o revestimento de borracha ao redor do fio atua como um isolante para evitar choques acidentais.

Quantização da carga

A carga elétrica é quantizada, o que significa que só pode existir em pacotes discretos chamados "quanta". A magnitude da carga é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar (e), que é a carga do próton ou elétron.

Carga (q) = n × e

onde n é um número inteiro, e e é a carga elementar. Este princípio implica que você não pode manter uma fração da carga do elétron como uma unidade de carga independente.

Exemplo de aula: carregamento por fricção

Quando você esfrega uma vara de vidro com seda, elétrons são transferidos do vidro para a seda. Isso torna a vara de vidro positivamente carregada e a seda negativamente carregada. A carga total antes e depois do processo permanece zero, o que mostra a conservação da carga.

Partículas elementares e conservação da carga

A conservação da carga se aplica não apenas a interações macroscópicas, mas também a interações em níveis atômicos e subatômicos. Quando partículas interagem em experimentos de física de alta energia, a carga líquida permanece constante.

Exemplo visual: interação entre duas partículas carregadas

+ +

Neste exemplo, duas cargas positivas iguais (+) se repelem, conforme mostrado pela linha sólida apontando para fora. Esta é uma ilustração clara da força repulsiva entre cargas iguais - um aspecto fundamental das interações eletrostáticas.

Conclusão

Compreender a carga elétrica e sua conservação é importante para entender uma variedade de fenômenos na física. A carga elétrica afeta a forma como as partículas e os objetos interagem, e é regida por leis fundamentais, como a conservação da carga. Esses princípios não são apenas essenciais para a compreensão acadêmica, mas também têm aplicações práticas em eletrônica, engenharia e vários campos científicos.


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