Grade 9
  1. Mecânica  1.1. Movimento  1.1.1. Tipos de movimento  1.1.2. Distância e deslocamento  1.1.3. Velocidade e Velocidade  1.1.4. Aceleração  1.1.5. Representação gráfica do movimento  1.1.6. Equações do movimento  1.1.7. Movimento uniforme e não uniforme  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Velocidade relativa  1.1.10. Movimento circular  1.2. Leis da força e movimento  1.2.1. O conceito de força  1.2.2. A primeira lei do movimento de Newton  1.2.3. Segunda lei do movimento de Newton  1.2.4. Terceira Lei de Newton do Movimento  1.2.5. Inércia e tipos de inércia  1.2.6. Movimento  1.2.7. Conservação do momento  1.2.8. Aplicação das leis de Newton na vida cotidiana  1.2.9. Tipos de Forças (Contato e Não Contato)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Força Gravicional  1.3.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.3.2. Importância da Força Gravitacional  1.3.3. Aceleração devido à gravidade  1.3.4. Queda livre e ausência de peso  1.3.5. Massa e peso  1.3.6. Variação de g com altura e profundidade  1.3.7. Leis do movimento planetário de Kepler  1.3.8. Satélites e suas órbitas  1.4. Trabalho, Energia e Potência  1.4.1. Conceito de trabalho  1.4.2. Ações positivas e negativas  1.4.3. Trabalho realizado por força constante e variável  1.4.4. Energia e suas formas  1.4.5. Kinetic energy and potential energy  1.4.6. Lei da conservação de energia  1.4.8. Unidade comercial de energia  1.4.9. Teorema Trabalho-Energia  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Mechanical advantage  1.5.3. Eficiência das máquinas  1.5.4. Alavancas e seus tipos  1.5.5. Polias e Planos Inclinados  1.5.6. Engrenagens e seus usos
  2. Propriedades da matéria  2.1. Estados da matéria  2.1.1. Sólidos, líquidos e gases  2.1.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  2.1.3. Mudança no estado da matéria  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidade e pressão  2.2.1. Conceito de densidade e densidade relativa  2.2.2. Pressão em sólidos, líquidos e gases  2.2.3. Lei de Pascal e suas Aplicações  2.2.4. Pressão atmosférica e suas variações  2.2.5. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes  2.3.1. Força de flutuabilidade  2.3.2. Princípio de Arquimedes  2.3.3. Aplicações do Princípio de Arquimedes  2.3.4. Objetos flutuantes e afundantes  2.3.5. Teoria da Flotação e Princípio de Arquimedes
  3. Calor e Termodinâmica  3.1. Temperatura e calor  3.1.1. Conceito de calor e temperatura  3.1.2. Medição de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condução de calor  3.2.2. Convecção de calor  3.2.3. radiação de calor  3.2.4. Aplicações da transferência de calor  3.2.5. Condutividade térmica  3.3. Expansão térmica  3.3.1. Expansão de sólidos, líquidos e gases  3.3.2. Expansão anômala da água  3.3.3. Aplicações da Expansão Térmica  3.4. Capacidade calorífica específica e calor latente  3.4.1. Conceito de capacidade calorífica específica  3.4.2. Medição e aplicações do calor específico  3.4.3. Calor latente de fusão e vaporização  3.4.4. Motores Térmicos e Eficiência
  4. Ondas e som  4.1. Ondas e seus tipos  4.1.1. Ondas mecânicas e eletromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinais e Transversais  4.1.3. Propriedades das Ondas  4.1.4. Comprimento de onda, frequência e velocidade da onda  4.1.5. Superposição de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Natureza e transmissão do som  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Reflexão do som e eco  4.2.4. Sonar e ultrassom  4.2.5. Ressonância e pulsação  4.3. Características do som  4.3.1. Intensidade, volume e qualidade do som  4.3.2. Efeito Doppler no som
  5. Iluminação e Óptica  5.1. Reflexão da luz  5.1.1. Leis da reflexão  5.1.2. Reflexão em um espelho plano  5.1.3. Reflexão em um espelho esférico  5.1.4. Formação de imagem por espelhos côncavos e convexos  5.1.5. Aplicações da Reflexão  5.2. Refração da luz  5.2.1. Leis da refração  5.2.2. Índice de refração  5.2.3. Refração através de uma placa de vidro  5.2.4. Refração na água e no ar  5.2.5. Lentes e seus tipos  5.2.6. Formação de imagens por lentes convexas e côncavas  5.2.7. Reflexão interna total e suas aplicações  5.3. Dispersão e espalhamento de luz  5.3.1. Espectro da luz branca  5.3.2. Prismas e Dispersão  5.3.3. Efeito Tyndall e céu azul
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Carga elétrica e eletricidade estática  6.1.1. O conceito de carga elétrica  6.1.2. Carregamento por fricção, contato e indução  6.1.3. Eletroscópio e seu funcionamento  6.2. Corrente Elétrica  6.2.1. O conceito de corrente elétrica  6.2.2. Lei de Ohm e Resistência  6.2.3. Fatores que afetam a resistência  6.2.4. Circuitos em Série e Paralelo  6.2.5. Efeito térmico da corrente elétrica  6.2.6. Potência e energia elétrica  6.3. Magnetismo  6.3.1. Ímãs naturais e artificiais  6.3.2. Propriedades dos ímãs  6.3.3. Magnetismo da Terra  6.3.4. Campo magnético e linhas de campo  6.3.5. Eletroímãs e suas aplicações
  7. Física Moderna  7.1. estrutura do átomo  7.1.1. Estrutura Atômica e Partículas Subatômicas  7.1.2. Elétrons, Prótons e Nêutrons  7.1.3. Modelo de Rutherford e Bohr  7.2. Radioatividade  7.2.1. Tipos de emissões radioativas  7.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  7.2.3. Usos e perigos da radioatividade
  8. Ciência espacial e astronomia  8.1. O universo e seus componentes  8.1.1. Estrelas e galáxias  8.1.2. Planetas e Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturais e artificiais  8.2.2. Uso de satélites

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Conservação do momento


O princípio da conservação do momento é um conceito fundamental na física, especialmente quando estudamos mecânica. É uma diretriz que nos ajuda a entender como os objetos se comportam quando interagem entre si. Simplificando, o momento é uma medida do movimento de um objeto e é calculado como o produto da massa e da velocidade de um objeto.

O que é velocidade?

Antes de mergulharmos no aspecto da conservação, vamos primeiro esclarecer o que se entende por momento. O momento é uma quantidade vetorial, o que significa que tem magnitude e direção. A representação matemática do momento (p) pode ser dada por:

p = m * v

Onde m é a massa do objeto e v é a sua velocidade.

Entendendo o momento com um exemplo

Imagine um caminhão e um carro, ambos se movendo pela estrada na mesma velocidade. O caminhão tem mais momento porque tem mais massa que o carro. Embora suas velocidades sejam as mesmas, a maior massa do caminhão dá-lhe mais impacto quando para ou muda de velocidade. Esta ilustração mostra que o momento depende tanto da velocidade quanto da massa do objeto.

Explicação da conservação do momento

Agora que entendemos o que é momento, vamos discutir a conservação do momento. Este princípio afirma que, se não houver força externa agindo sobre um sistema, então o momento total do sistema permanece constante. Pode ser expresso matematicamente da seguinte forma:

p inicial = p final

ou se contiver mais de um item:

m 1 * v 1i + m 2 * v 2i = m 1 * v 1f + m 2 * v 2f

Aqui, v 1i e v 2i são as velocidades iniciais, e v 1f e v 2f são as velocidades finais dos objetos 1 e 2, respectivamente.

Este teorema é verdadeiro, quer os corpos colidam ou se empurrem, e pode ser observado em vários cenários da vida real.

Um exemplo do dia a dia

Suponha que você está em cima de um skate e lança uma bola pesada na direção frontal. De acordo com a conservação do momento, quando você lança a bola, o skate se move na direção oposta para equilibrar o momento da bola lançada. Isso ocorre porque inicialmente você e o skate estão em repouso, então o momento total é zero. Quando a bola é lançada, o skate se move para manter o momento total zero.

Skate bola lançar

No diagrama acima, a bola é lançada em uma direção, enquanto o skate se move na direção oposta para conservar o momento.

Aplicações da conservação do momento

A conservação do momento não é apenas um conceito teórico; tem muitas aplicações práticas, desde jogos simples como bilhar ou sinuca até áreas complexas como viagens espaciais.

No jogo

Em jogos como bilhar ou sinuca, quando a bola branca atinge outra bola, o momento total do sistema (bola branca + bola alvo) antes da colisão é igual ao momento total após a colisão, desde que não haja forças externas, como o atrito, agindo sobre elas. Este princípio ajuda os jogadores a darem tacadas precisas, estimando a velocidade da bola após o impacto.

Em veículos

Este princípio é importante para entender características de segurança em veículos, como airbags. Quando os carros colidem, eles param de repente, mas os passageiros dentro continuam se movendo na mesma velocidade devido à inércia. Os airbags ajudam a reduzir ferimentos, proporcionando uma força de amortecimento que altera a velocidade gradualmente.

Em missões espaciais

As espaçonaves utilizam a conservação do momento para viajar pelo espaço. Quando uma espaçonave precisa mudar sua trajetória, faz isso expelindo gás, o que faz a espaçonave se mover na direção oposta para preservar o momento.

Matemática da conservação do momento

Para nos aprofundarmos, vamos olhar como as equações do movimento funcionam com princípios de conservação. Considere dois objetos com massas m 1 e m 2 movendo-se com velocidades v 1 e v 2 respectivamente antes da colisão. Seus momentos são:

p 1 = m 1 * v 1
p 2 = m 2 * v 2

Após a colisão, suas velocidades são v 1f e v 2f. O momento total inicial é:

p inicial = m 1 * v 1 + m 2 * v 2

e o momento total final é:

p final = m 1 * v 1f + m 2 * v 2f

Assim, de acordo com o princípio da conservação:

m 1 * v 1 + m 2 * v 2 = m 1 * v 1f + m 2 * v 2f

Analisando exemplos através de equações

Vamos considerar um problema prático: imagine dois patinadores no gelo empurrando-se, cada um com uma massa diferente. O Patinador A, que tem uma massa de 50 quilogramas, empurra o Patinador B, que tem uma massa de 70 quilogramas. Se o Patinador A se move a uma velocidade de 3 metros por segundo após o empurrão, e assumindo que eles partem do repouso, com que rapidez o Patinador B se move?

Antes do empurrão, o momento total era zero porque ambos estavam parados:

p inicial = 0

O momento total deve ser zero mesmo após se empurrarem, então:

m A * v A + m B * v B = 0

Substituindo os valores conhecidos:

50 kg * 3 m/s + 70 kg * v B = 0

Resolvendo para v B:

v B = - (50 kg * 3 m/s) / 70 kg = -2.14 m/s

O sinal negativo indica que o Patinador B se move na direção oposta, o que mostra como eles conservam o momento na ação.

Colisão e movimento

As colisões proporcionam uma plataforma ideal para estudar a conservação do momento. Existem dois tipos principais de colisões: elástica e inelástica. Nas colisões elásticas, tanto o momento quanto a energia cinética são conservados, enquanto nas colisões inelásticas, apenas o momento é conservado.

Colisão elástica

Vamos considerar uma situação em que duas bolas perfeitamente elásticas colidem. Tanto o momento quanto a energia cinética permanecem inalterados antes e depois da colisão. Este tipo é frequentemente simplificado e estudado em ambientes controlados, como laboratórios de física.

Colisão inelástica

A maioria das colisões no mundo real são inelásticas. Pense em um carro atingindo um obstáculo. Aqui, a energia é transformada e não conservada como calor, som ou deformação. No entanto, o momento ainda é conservado, o que é a bela simplicidade da física.

Por exemplo, quando dois carros colidem e ficam entrelaçados, seu momento final como um único sistema será igual ao seu momento total inicial antes da colisão.

Conclusão

A conservação do momento fornece uma estrutura importante para entender uma variedade de fenômenos que ocorrem na física e em nossas vidas todos os dias. Seja na colisão de atletas no campo de jogo, veículos na estrada ou na navegação de espaçonaves no espaço sideral, este princípio fornece clareza e consistência na previsão de resultados. Nossas explorações na física são baseadas em princípios essenciais como este, que alimentam a antecipação por novas descobertas em várias aplicações.


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Conservação do momento

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