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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O conceito de carga elétrica


A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria e desempenha um papel vital nos campos da eletricidade e do magnetismo. É o bloco de construção que descreve como os objetos interagem eletricamente uns com os outros. Mesmo que não possamos ver a carga elétrica, podemos observar seu efeito sobre os objetos. Vamos dar uma olhada mais profunda no que é a carga elétrica e alguns conceitos básicos relacionados a ela.

O que é carga elétrica?

A carga elétrica é uma propriedade de certas partículas subatômicas, como elétrons e prótons. Quando colocada em um campo elétrico, ela exerce uma força sobre essas partículas. Existem dois tipos de carga elétrica:

  • Carga positiva
  • Carga negativa

Uma regra simples é que cargas opostas se atraem, enquanto cargas iguais se repelem. Uma carga positiva atrairá uma carga negativa, e uma carga negativa atrairá uma carga positiva. Por outro lado, uma carga positiva repelirá outra carga positiva, e uma carga negativa repelirá outra carga negativa.

Unidades e símbolos

A unidade SI de carga elétrica é o coulomb (C). A carga elétrica é frequentemente representada pelo símbolo Q Pequenas cargas são frequentemente medidas em microcoulombs (μC) ou nanocoulombs (nC).

Por exemplo, a carga de um elétron é cerca de -1,6 x 10-19 coulombs, e é expressa como:

    Carga de um elétron = -1,6 x 10 -19 C

Partículas subatômicas e carga

A carga elétrica é uma propriedade inerente de certas partículas subatômicas:

  • Elétrons: Têm carga negativa.
  • Prótons: Têm carga positiva.
  • Nêutrons: Não têm carga (neutros).

O equilíbrio entre prótons e elétrons em um átomo determina sua carga total. Se houver mais elétrons do que prótons, a carga total do átomo será negativa. Por outro lado, se houver mais prótons do que elétrons, a carga total do átomo será positiva. Átomos que não têm carga líquida são eletricamente neutros, porque têm números iguais de prótons e elétrons.

Lei da conservação da carga

A lei da conservação da carga afirma que a carga total em um sistema isolado permanece constante. A carga não pode ser criada ou destruída, mas pode ser transferida de um corpo para outro.

Considere um exemplo simples de esfregar um balão no seu cabelo. Antes de esfregar, tanto o balão quanto o cabelo são neutros. Ao esfregar juntos, os elétrons se transferem do seu cabelo para o balão, deixando o balão carregado negativamente e seu cabelo carregado positivamente. Mesmo que as cargas tenham sido transferidas, a quantidade total de carga permanece a mesma.

Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb afirma que a força elétrica entre dois objetos carregados depende de suas cargas e da distância entre eles. Esta lei pode ser expressa como:

A força atuante entre duas cargas pontuais é proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

A forma matemática da Lei de Coulomb é:

    F = k * (|Q1 * Q2| / r^2)

Onde:

  • F é a magnitude da força entre as cargas.
  • Q1 e Q2 são as quantidades de carga.
  • r é a distância entre os centros das duas cargas.
  • k é a constante de Coulomb, que é aproximadamente igual a 8,99 x 10^9 N m^2/C^2.

Exemplos de força elétrica

Para entender como a Lei de Coulomb funciona, vamos considerar alguns exemplos:

-Por que +Q

No quadro acima há duas cargas: uma negativa e outra positiva. De acordo com a Lei de Coulomb, há uma força de atração entre essas cargas.

Campo elétrico

O campo elétrico é formado ao redor de um objeto carregado. Ele representa o espaço ao redor do objeto carregado onde outros objetos com carga experimentarão a força elétrica. A força do campo elétrico é determinada pela quantidade de carga e a distância da carga. O campo elétrico é dirigido para longe de uma carga positiva e em direção a uma carga negativa.

O campo elétrico E devido a uma carga pontual é dado pela seguinte fórmula:

    E = k * |Q| / r²

Onde Q é a carga e r é a distância da carga.

+Q

Este diagrama mostra uma carga positiva com linhas de campo elétrico apontando para longe dela, mostrando como uma carga positiva exerce uma força externa sobre outras cargas.

Condutores e isolantes

Os materiais podem ser classificados com base em como permitem que a carga elétrica flua através deles:

  • Condutores: Esses materiais permitem que a carga elétrica flua facilmente. Condutores comuns incluem metais como cobre e alumínio.
  • Isolantes: Esses materiais não permitem que a carga elétrica flua facilmente. Por exemplo, borracha, madeira e plástico.

Entender como os materiais interagem com cargas elétricas é importante no projeto de circuitos e dispositivos eletrônicos.

Aqui está um exemplo simples para explicar o comportamento de condutores e isolantes:

Se conectarmos um fio de metal (condutor) entre os dois terminais da bateria, a carga fluirá pelo fio, completando o circuito elétrico. No entanto, se substituirmos o fio de metal por uma mangueira de borracha (isolante), a carga não fluirá e o circuito permanecerá aberto.

Eletricidade estática

Eletricidade estática é um fenômeno no qual a carga elétrica se acumula na superfície de um material. Geralmente ocorre quando dois materiais entram em contato e depois se separam, causando a transferência de carga entre eles.

Considere o seguinte exemplo do dia a dia:

Quando você anda em um piso acarpetado e depois toca em uma maçaneta de metal, você pode sentir um leve choque. Este choque ocorre porque os elétrons do carpete foram transferidos para o seu corpo. Seu corpo ficou carregado e quando você tocou na maçaneta, que é um condutor, os elétrons extras se moveram para neutralizar a diferença de carga.

Conclusão

A carga elétrica é um aspecto fundamental da física que explica uma ampla gama de comportamentos na vida cotidiana e na tecnologia moderna. Os princípios de carga elétrica, campos elétricos e forças são essenciais para entender tópicos mais complexos em física e engenharia. Ao compreender esses conceitos fundamentais, os estudantes estão equipados para explorar mais a fundo os campos fascinantes da eletricidade e do magnetismo.


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O conceito de carga elétrica

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