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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Lei da gravitação universal de Newton


A lei da gravitação universal de Newton é um conceito fundamental da física que descreve a atração gravitacional entre objetos com massa. De acordo com esta lei, cada partícula no universo atrai todas as outras partículas com uma força que é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.

Em termos simples, isso significa que quaisquer dois objetos, não importa quão distantes estejam, exercem uma atração sobre o outro. Esta força é chamada de força da gravidade.

Fórmula

A fórmula para calcular a força gravitacional entre dois objetos é a seguinte:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Onde:

  • F é a força gravitacional entre os objetos em newtons (N).
  • G é a constante gravitacional. Seu valor aproximado é 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)².
  • As massas de ambos os objetos m1 e m2 estão em quilogramas.
  • r é a distância entre os centros dos dois objetos em metros (m).

Entendendo o conceito com exemplos

Vamos entender o conceito de força gravitacional em profundidade com alguns exemplos e explicações:

Exemplo 1: Força gravitacional entre a Terra e um objeto

Considere um objeto com massa m na superfície da Terra. A Terra exerce uma força gravitacional sobre este objeto. A massa da Terra é 5.972 × 10²⁴ kg, e o raio médio da Terra é 6.371 × 10⁶ m.

F = G * (m_terra * m_objeto) / r_terra²

Se a massa do objeto for, digamos, 10 kg, então, substituindo os valores, podemos calcular a força gravitacional exercida sobre o objeto.

Exemplo 2: Força gravitacional entre duas pessoas

Imagine duas pessoas a 1 m de distância, cada uma com uma massa de 70 kg. De acordo com a lei universal da gravitação, elas também exercem uma força gravitacional uma sobre a outra.

F = G * (70kg * 70kg) / (1m)² F = 6.674 × 10⁻¹¹ * 4900 F = 3.27026 × 10⁻⁷ N

Esta força é extremamente pequena, o que explica por que não sentimos atração gravitacional de objetos do dia a dia.

Representação visual

M₁ M₂ R A força gravitacional atua ao longo da linha que une os centros das duas massas.

Relação inversa

A fórmula mostra que a força gravitacional diminui com o quadrado da distância. Portanto, se a distância entre dois objetos dobrar, a força gravitacional se torna um quarto de seu valor original. Esta lei do inverso do quadrado é importante para entender fenômenos como por que a gravidade é mais fraca em altitudes mais elevadas.

Constante gravitacional

A constante gravitacional, G, é uma parte importante da fórmula. É uma constante universal, o que significa que seu valor não muda e permanece o mesmo em todo o universo. Este pequeno valor explica por que a gravidade é uma força fraca em comparação com outras, como o eletromagnetismo.

Aplicações da gravitação universal

A gravitação universal é importante para compreender muitos fenômenos naturais:

  • Astronomia: Explica as órbitas dos planetas e satélites naturais, e os movimentos dos corpos celestes.
  • Força das marés: A força gravitacional da Lua sobre a Terra causa as marés nos oceanos.
  • Exploração espacial: Calcular trajetórias para espaçonaves envolve entender interações gravitacionais com outros corpos celestes.

A lei da gravitação universal de Newton continua sendo a base de nossa compreensão do universo, destacando a interconexão de toda matéria através da gravidade. Apesar de ser uma das forças fundamentais, a gravidade desempenha um papel versátil e vital tanto no vasto universo quanto no ambiente ao nosso redor.

Resolução de problemas textuais

Problema 1: Calculando a força da gravitação

Suponha que duas esferas de massas 10 kg e 20 kg estejam a uma distância de 2 m uma da outra. Calcule a força gravitacional entre elas.

F = G * (m1 * m2) / r^2 F = 6.674 × 10⁻¹¹ * (10 * 20) / 2² F = 6.674 × 10⁻¹¹ * 200 / 4 F = 3.337 × 10⁻¹⁰ N

Esta força é extremamente pequena, o que explica por que tal atração gravitacional não é perceptível nas experiências do dia a dia.

Problema 2: Entendendo o efeito da distância

Se a distância no problema anterior for reduzida pela metade, qual será a nova força gravitacional?

New r = 1 m F = G * (m1 * m2) / (1²) F = 6.674 × 10⁻¹¹ * 200 / 1 F = 1.3348 × 10⁻⁹ N

A força aumentou quando a distância foi reduzida pela metade, o que mostra uma relação inversa ao quadrado.

Questão conceitual

Para entender melhor a lei da gravitação universal de Newton, considere as seguintes questões:

  1. Se a massa de ambos os objetos for dobrada e a distância for mantida constante, qual será a mudança na força?
  2. Considere qual efeito teria sobre a força gravitacional se tanto a massa quanto a distância de um objeto fossem dobradas.

Conclusão

A lei da gravitação universal de Newton fornece uma visão importante de como todos os objetos com massa estão conectados uns aos outros através da gravidade. Ao examinar como a massa e a distância afetam a força da gravidade, obtemos compreensão sobre as forças naturais que moldam nosso mundo e universo.

Embora a gravidade seja uma força inerente e invisível em nossas vidas diárias, seus efeitos são muito mais profundos - desde o simples ato de um objeto caindo até a majestosa dança de planetas e estrelas na arena cósmica. Como descobrimos, as percepções de Newton ajudam a resolver os mistérios das interações gravitacionais, que estão na base de muitos aspectos da física e da astronomia.


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