Grade 7
  1. Introdução à Física  1.1. Definição e escopo da física  1.2. Importância da Física na Vida Diária e na Tecnologia  1.3. Método científico e suas aplicações na física  1.4. Medição e Experimentos em Física  1.5. Ramos da Física e suas Aplicações  1.6. Relação da física com outras ciências
  2. Medição e unidades  2.1. Quantidades fundamentais e derivadas  2.2. Unidades SI e conversões de unidades  2.3. Instrumentos e ferramentas de medição de comprimento utilizados  2.4. Medição da diferença entre massa e peso  2.5. Medição precisa do tempo  2.6. Medição do Volume de Objetos Regulares e Irregulares  2.7. Medição de Temperatura e Escalas de Temperatura  2.8. Precisão, Exatidão e Algarismos Significativos  2.9. Errors in Measurement and How to Reduce Them  2.10. Estimativas e aproximações em cálculos científicos  2.11. Forma padrão e ordem de grandeza
  3. Velocidade e Força  3.1. Introdução ao movimento e repouso  3.2. Tipos de movimento - uniforme e não uniforme  3.3. Escalares e vetores em movimento  3.4. Velocidade, Velocidade e Aceleração  3.5. Gráficos de distância-tempo e velocidade-tempo  3.6. A primeira lei do movimento de Newton (lei da inércia)  3.7. Segunda lei do movimento de Newton (força e aceleração)  3.8. terceira lei do movimento de Newton  3.9. Tipos de forças - forças de contato e forças de não contato  3.10. Efeito das forças no movimento  3.11. Fricção – tipos, efeitos e aplicações  3.12. Gravidade, queda livre e aceleração gravitacional  3.13. Movimento circular e força centrípeta  3.14. Aplicação das leis de Newton na vida real
  4. Energia, Trabalho e Potência  4.1. Definição e formas de energia  4.2. Energias Potencial e Cinética  4.3. Lei da conservação de energia  4.4. Energy transformations in everyday life  4.5. Trabalho realizado por força e seu cálculo  4.6. Poder - Definição e Cálculo  4.7. Máquinas Simples e Vantagem Mecânica  4.8. Eficiência e perdas de energia das máquinas  4.9. Fontes de energia renováveis e não renováveis
  5. Calor e temperatura  5.1. Diferença Entre Calor e Temperatura  5.2. Termômetro e escala de temperatura (Celsius, Kelvin, Fahrenheit)  5.3. Expansão e contração de sólidos, líquidos e gases  5.4. Métodos de transferência de calor – condução, convecção e radiação  5.5. Bons e maus condutores de calor  5.6. Aplicações da transferência de calor na vida diária  5.7. Capacidade calorífica específica e suas aplicações  5.8. Calor latente e mudança de estado  5.9. Equilíbrio térmico e troca de calor  5.10. efeito do calor sobre a matéria
  6. Iluminação e Óptica  6.1. Natureza e propriedades da luz  6.2. Refração da luz e leis da reflexão  6.3. Formação de imagem por espelhos planos e curvos  6.4. Refração da luz e as leis da refração  6.5. Lentes – convexas e côncavas, formação de imagem  6.6. Instrumentos ópticos – microscópio, telescópio, câmera  6.7. Dispersão da luz e formação do espectro  6.8. Olho humano, defeitos de visão e sua correção  6.9. Aplicações da óptica na vida diária  6.10. Reflexão total interna e suas aplicações
  7. Som e ondas  7.1. A natureza e as propriedades das ondas  7.2. Produção e propagação do som  7.3. Características das ondas sonoras – frequência, amplitude, comprimento de onda  7.4. Velocidade do som em diferentes meios  7.5. Reflexão do som – eco e reverberação  7.6. Ultrassom e suas aplicações  7.7. Efeito Doppler em ondas sonoras  7.8. Poluição sonora e seus efeitos  7.9. Aplicações do som na medicina e na indústria
  8. Eletricidade e Magnetismo  8.1. Carga elétrica e eletricidade estática  8.2. Condutores e isolantes elétricos  8.3. Corrente elétrica, voltagem e resistência  8.4. Lei de Ohm e suas aplicações  8.5. Circuitos Elétricos - Circuitos em Série e Paralelo  8.6. Energia elétrica e consumo de energia  8.7. Precauções de segurança no uso da eletricidade  8.8. Propriedades dos ímãs e campos magnéticos  8.9. Eletroímãs - Como Funcionam e Seus Usos  8.10. Relação entre eletricidade e magnetismo (indução eletromagnética)  8.11. Aplicações do eletromagnetismo na tecnologia  8.12. Campo magnético da Terra e seus efeitos
  9. Matéria e suas propriedades  9.1. Classificação da matéria - sólido, líquido e gás  9.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  9.3. Teoria cinética da matéria  9.4. Mudanças nos estados da matéria e suas causas  9.5. Expansão e contração de substâncias  9.6. Densidade e seu cálculo  9.7. Pressão em sólidos, líquidos e gases  9.8. Pressão atmosférica e seus efeitos  9.9. Aplicações da pressão na vida diária  9.10. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes
  10. Ciência Espacial e Sistema Solar  10.1. Introdução à Astronomia  10.2. Sistema Solar - Planetas e suas Características  10.3. Sol - estrutura e produção de energia  10.4. Lua - fases e seu efeito na Terra  10.5. Rotação e revolução da terra  10.6. Eclipses solares e lunares  10.7. A gravidade no espaço e seu papel nas órbitas  10.8. Satélites artificiais e seus usos  10.9. Exploração espacial e descobertas modernas  10.10. Asteroides, cometas e meteoros  10.11. Vida além da Terra - Possibilidades e Teorias
  11. Física Ambiental  11.1. Impacto da física na ciência ambiental  11.2. Fontes de energia renováveis e não renováveis  11.3. Conservação e eficiência energética  11.4. Mudanças climáticas e seus efeitos na Terra  11.5. Poluição do ar, água e solo – causas e efeitos  11.6. Efeito estufa e aquecimento global  11.7. Desenvolvimento sustentável e proteção ambiental  11.8. Papel da Física nos Estudos de Tempo e Clima

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Expansão e contração de substâncias


A expansão e contração de substâncias são conceitos fundamentais no estudo da matéria e suas propriedades. Esses processos ocorrem devido a mudanças de temperatura, que afetam o estado físico e as dimensões das substâncias. Nesta lição, exploraremos esses processos em detalhes, fornecendo explicações simples, exemplos e fórmulas de física aplicáveis para entender melhor os fenômenos.

Entendendo a expansão e contração

Quando as substâncias são expostas a diferentes temperaturas, elas ou se expandem ou se contraem. Isso acontece porque uma mudança na temperatura afeta a energia cinética das partículas dentro da substância.

Quando uma substância é aquecida, suas partículas ganham energia, movem-se mais rapidamente e ficam mais afastadas. Esse aumento na velocidade das partículas leva à expansão. Por outro lado, quando uma substância é resfriada, suas partículas perdem energia, movem-se mais lentamente e se aproximam, causando contração.

Por que as substâncias se expandem ou contraem?

Para entender por que as substâncias se expandem ou contraem, considere o comportamento das partículas em sólidos, líquidos e gases:

  • Sólidos: As partículas nos sólidos estão adjacentes umas às outras em um padrão regular. O aquecimento faz com que elas vibrem mais, o que aumenta os espaços entre elas, resultando em expansão.
  • Líquidos: As partículas nos líquidos não estão tão compactadas quanto nos sólidos. Quando aquecidas, as partículas se movem mais livremente e se espalham, fazendo com que o líquido se expanda.
  • Gases: As partículas de gás movem-se mais livremente do que aquelas nos sólidos e líquidos. Quando aquecidas, elas se movem em alta velocidade em todas as direções, causando um aumento significativo no volume do gás.

Representação visual do detalhe

    
        
        Sólido
        
        Gás

        
        Líquido

Esta visão mostra como as partículas de sólido, líquido e gás estão organizadas ao nível molecular e como se expandem quando aquecidas.

Exemplos de expansão e contração

Um exemplo cotidiano de expansão é que uma tampa metálica em um pote de vidro pode ser soltada ao passar por água quente. O metal expande mais que o vidro, facilitando a remoção da tampa.

Para contração, considere uma linha ferroviária feita de trilhos de aço. Esses trilhos se expandem em dias quentes e podem entortar se não houver espaço para expansão. Em dias frios, os trilhos se contraem, o que pode causar lacunas se os trilhos não forem projetados para acomodar a mudança.

Conceitos e fórmulas-chave

Utilizamos termos e fórmulas específicos para medir a expansão e contração:

  • Expansão linear: Refere-se à mudança de comprimento de uma substância. Sua fórmula é:
    •         ΔL = α × L_original × ΔT

    Onde ΔL é a mudança no comprimento, α é o coeficiente de expansão linear, L_original é o comprimento original, e ΔT é a mudança de temperatura.

  • Expansão volumétrica: Refere-se à mudança no volume de uma substância:
    •         ΔV = β × V_original × ΔT

    onde ΔV é a mudança no volume, β é o coeficiente de expansão volumétrica, V_original é o volume original.

Efeitos em estruturas e objetos do dia a dia

A expansão e a contração têm um impacto significativo na funcionalidade e segurança das estruturas e objetos que usamos diariamente. Alguns desses efeitos são:

  • Pontes: Juntas de expansão são incorporadas ao design das pontes para permitir a expansão e contração e prevenir danos.
  • Termômetros: Estes dependem da expansão e contração de líquidos como mercúrio ou álcool para medir com precisão as mudanças de temperatura.
  • Estruturas de concreto: Se a expansão e contração não forem cuidadosamente gerenciadas durante a construção, edifícios e pavimentos podem rachar.

Gerenciando a expansão e contração

Engenheiros e designers usam uma variedade de técnicas para gerenciar efetivamente a expansão e contração de materiais:

  • Expanders e brechas: Estes são usados no design para acomodar a velocidade sem qualquer perda.
  • Materiais com baixo coeficiente de expansão: Alguns materiais naturalmente resistem melhor à expansão e contração, o que é útil em aplicações específicas.

Por exemplo, tiras bimetálicas feitas de dois metais diferentes são usadas em dispositivos como termostatos porque se curvam devido a diferentes taxas de expansão, ativando um interruptor a certas temperaturas.

Considerações finais

Compreender como os materiais expandem e contraem nos ajuda a projetar estruturas mais seguras, criar dispositivos mais eficientes e obter uma compreensão mais profunda das propriedades físicas dos materiais ao nosso redor. Esses princípios são aplicados em uma variedade de indústrias, tornando-os conhecimentos essenciais nos campos da física e engenharia.

Ao apreciarmos essas propriedades básicas da matéria, podemos ver como a temperatura e as mudanças físicas afetam o mundo de maneiras pequenas e significativas.


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Expansão e contração de substâncias

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