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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Potência elétrica e eficiência


No campo da eletricidade corrente, os conceitos de potência elétrica e eficiência são fundamentais. Eles nos ajudam a entender como os circuitos elétricos funcionam e como a energia é transferida de uma forma para outra. Este assunto é essencial no estudo da física porque se conecta a muitas aplicações do mundo real, desde eletrodomésticos até máquinas industriais.

Introdução à potência elétrica

A potência elétrica pode ser definida como a taxa de transferência de energia elétrica através de um circuito elétrico. A unidade de potência elétrica é o watt (W), que é igual a um joule por segundo. Em símbolos, a potência é representada como P

A fórmula para potência elétrica é dada como:

P = V * I

Onde:

  • P é a potência em watts (W).
  • V é a tensão no dispositivo em volts (V).
  • I é a corrente que flui através do aparelho em amperes (A).

Compreendendo tensão, corrente e sua relação com a eletricidade

Em um circuito elétrico simples, consideremos uma bateria conectada a uma lâmpada. A bateria fornece uma diferença de potencial (tensão), que faz a corrente fluir através da lâmpada, acendendo-a. A tensão representa a energia por unidade de carga fornecida ao circuito. Corrente é o fluxo de carga elétrica.

Se uma lâmpada está marcada com "60W, 120V," significa que a lâmpada utiliza 60 watts de potência quando conectada a uma fonte de 120 volts.

Cálculo de potência

Vamos usar a fórmula para descobrir quanto da corrente está fluindo para a lâmpada:

I = P / V

Para a lâmpada,

I = 60 W / 120 V = 0,5 A

Portanto, uma corrente de 0,5 ampere flui na lâmpada.

Fontes de energia alternativas

Usando a lei de Ohm, V = I * R, onde R é a resistência em ohms, podemos obter outra expressão para potência.

Potência em termos de corrente e resistência

Substituindo V por I * R na fórmula de potência:

P = I^2 * R

Esta fórmula nos diz como a potência está diretamente relacionada à corrente e ao quadrado da resistência.

Potência em termos de tensão e resistência

Da mesma forma, substituindo I por V / R obtemos:

P = V^2 / R

Ela representa a potência em termos de tensão e resistência. Ambas as fórmulas alternativas são úteis em diferentes contextos.

Exemplo visual

Bateria V Lâmpada

Eficiência elétrica

A eficiência elétrica refere-se à capacidade de um sistema de converter energia elétrica em outra forma de energia. É essencialmente a razão entre a energia de saída útil e a energia total de entrada, geralmente expressa como uma porcentagem.

A fórmula para eficiência é:

Eficiência (%) = (Potência Útil de Saída / Potência Total de Entrada) * 100

Na prática, alguma energia é sempre perdida no processo de conversão (geralmente como calor). Maior eficiência significa que menos energia é desperdiçada.

Exemplo de cálculo de eficiência

Considere um motor que consome 1000 W de potência e fornece 700 W de potência mecânica.

Eficiência = (700 W / 1000 W) * 100 = 70%

Isso significa que o motor opera com 70% de eficiência, e 30% da energia elétrica é convertida em calor ou outras formas de energia.

Melhorar a eficiência

Existem várias maneiras de melhorar a eficiência dos equipamentos elétricos, tais como:

  • Usar materiais melhores com maior condutividade.
  • Melhorar o design dos equipamentos para reduzir o desperdício de energia.
  • Manutenção regular para garantir desempenho ideal.

Proficiência em diversas ferramentas

A eficiência de diferentes aparelhos elétricos varia:

  • Lâmpadas LED são mais eficientes do que lâmpadas incandescentes, porque convertem mais energia em luz do que em calor.
  • Eletrodomésticos eficientes, como geladeiras e condicionadores de ar, consomem menos energia para a mesma função do que os modelos mais antigos.

Visualização da eficiência

Entrada 1000W Produção 700W Eficiência: 70%

Motores e iluminação são exemplos de aplicações práticas de potência e eficiência elétrica. Compreender esses conceitos é importante para desenvolver e utilizar tecnologias que minimizem o desperdício ao máximo enquanto otimizam o uso de energia.


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