sexta-feira, 3 de outubro de 2014

13ª Questão de Final de Semana

Regulamento de Entrega

A questão deverá ser enviada apenas uma vez, caso contrário será considerado envio errado. A resposta deverá ser colocada no corpo da mensagem (não pode ser anexada). O assunto do e-mail deverá ser o grupo e a sala (Ex: g2-1d), no caso do grupo estar associado a outro, basta enviar os dois grupos (g2-1d e g3-3a). Não pode haver associações entre 3 grupos. A questão deve ser enviada para o e-mail:

fisica_idesa@terra.com.br

Horário de Entrega

Desde agora até sábado (04/10/2014) às 20h00min

Pontuação da Questão
Resposta certa: 3000 Pontos
Resposta errada: - 100 Ponto
Envio Errado: - 200 Pontos
Não envio: - 2000 Pontos

Bônus
1º da sala: 500 Pontos
2º da sala: 400 Pontos
3º da sala: 300 Pontos
último da sala: 400 Pontos
1º de todas as salas: 500 Pontos
Último de todas as salas: 400 Pontos

Questão
Dificuldade: Média

A Índia fez um lançamento de foguete considerado de baixo custo, nos últimos dias. Compare o valor deste foguete com outros que fazem a mesma atividade.

quinta-feira, 25 de setembro de 2014

Energia - 2014



Definir energia é muito difícil, costumamos, em física, defini-la como a capacidade de realizar um trabalho.
A energia se manifesta de diversas formas, como por exemplo a energia elétrica, energia nuclear, energia solar e outras formas. A partir de agora iremos discutir este tema de suma importância para a compreensão melhor de nosso dia-a-dia.


Passaremos a estudar e classificar a energia em três tipos: cinética, potencial e mecânica.

1 - Energia Cinética



O conceito de energia cinética está ligado com o movimento de um ou mais corpos.

Portanto só temos energia cinética se existir velocidade. Se um corpo estiver em repouso sua energia cinética será nula.

Matematicamente:


Unidade no SI:

EC ® Energia Cinética => joule (J)
® Massa => quilograma (kg)
® Velocidade => metro por segundo (m/s)

Teorema da Energia Cinética
A idéia física do Teorema da Energia Cinética é extremamente importante para a compreensão do conceito de Trabalho em física.

Supondo uma força F constante, aplicada sobre um corpo de massa m com velocidade vA, no início do deslocamento d e velocidade vB no final desse mesmo deslocamento.




TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA

O Trabalho realizado pela força resultante que atua sobre o corpo é igual a variação da energia cinética sofrida por este corpo.

2 - Energia Potencial
Existe uma forma de energia que está associada a posição, ou melhor, uma energia que fica armazenada, pronta para se manifestar quando exigida, esta forma de energia recebe o nome de Potencial.

Quando discutimos o conceito de trabalho, falamos sobre dois casos especiais: o trabalho do peso e da força elástica. Esses trabalhos independem da trajetória e conduzem ao conceito de uma nova forma de energia – Energia Potencial.

Energia Potencial  Gravitacional (Epg)



Devido ao campo gravitacional um corpo nas proximidades da superfície terrestre tende a cair em direção ao centro da Terra, este movimento é possível devido a energia guardada que ele possuía. Esta energia é chamada Potencial Gravitacional.

Como calcular ?

Unidade no SI:

EPG ® Energia Potencial Gravitacional => Joule (J)
® massa => quilograma (kg)
® aceleração da gravidade local => metro por segundo ao quadrado (m/s2)
® altura => metro (m)

Energia Potencial  Elástica (Epe)



Ao esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elástico, sabemos que quando soltarmos esta mola ela tenderá a retornar a sua posição natural (original). Essa tendência de retornar a posição natural é devido a algo que fica armazenado na mola a medida que ela é esticada ou comprimida. Este algo é a energia potencial elástica.

Como calcular ?


Unidade no SI:

EPel ® Energia Potencial Elástica => Joule (J)
® constante elástica => Newton por metro (N/m)
® deformação da mola => metro (m)

Princípio de Conservação da Energia Mecânica 
Existem determinadas situações em que podemos perceber a  energia potencial sendo transformada em energia cinética e vice-versa.

Vejamos por exemplo a movimentação de um pêndulo simples:

O pêndulo é colocado a oscilar a partir do ponto A, ou seja no ponto A ele está em repouso. Desprezando qualquer forma de atrito, o pêndulo passa pelo ponto B e atinge o ponto C que está na mesma altura do ponto A.


Como a velocidade no ponto A é zero, podemos afirmar que sua energia cinética também é igual a zero. Já sua altura (no movimento considerado) é máxima, portanto sua energia potencial é máxima.
A partir do momento que ele passa a se movimentar sua energia cinética começa a aumentar e sua energia potencial começa a diminuir (altura diminui).

Quando o corpo atinge o ponto B sua altura é praticamente nula, portanto sua energia potencial é nula, por um outro ao atingir o ponto B o pêndulo possui velocidade máxima (já que terminou a descida), logo a sua energia cinética é máxima.

O Ponto C possui características iguais ao ponto A. O importante aqui é ressaltar que em todo o movimento do pêndulo houve variações nos dois tipos de energia, mas a medida que uma aumentava a outra diminuía na mesma  proporção, de tal forma que a soma da energia cinética com a energia potencial em todo o percurso é constante.


A soma da energia cinética com a energia potencial é chamada de Energia Mecânica.

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA


Num sistema conservativo (sistemas em que não existam forças dissipativas, como atrito, resistência do ar, etc.) a energia mecânica será sempre a mesma em qualquer instante.

Matematicamente:

EM (A) = EM (B) = EM (C)


Simulação no Phet:




Aula sobre Energia



Programa: Caminhos da Energia 




Potência - 2014

O conceito de potência de um sistema físico está relacionado com a rapidez que um trabalho é realizado por este sistema.


A usina hidrelétrica de Itaipu utiliza uma grandiosa queda d’água para gerar energia elétrica com uma potência de 12 600 MW.

Portanto, temos que a potência num intervalo de tempo Dt em que é realizado um trabalho t é dado por:


Além das unidades mencionadas, existem algumas unidades muito usuais no que se refere a potência são elas: Cavalo-Vapor (cv) e Horse-Power (HP).

Conversões

1 cv = 735,5 W
1 HP = 746 W

Rendimento

A palavra rendimento é muito conhecida do cotidiano dos alunos. Dizemos que um aluno que vinha tendo notas ruins e melhorou sensivelmente suas notas melhorou o seu rendimento.
O fabricante de um automóvel procura sempre o melhor rendimento possível na construção de um motor.
Enfim o conceito físico rendimento tem um significado muito especial ele mede a taxa de eficiência na utilização da energia fornecida a uma máquina física. Para entendermos melhor o que seja isso, comecemos dividindo o conceito de Potência em três partes:

F Potência Total  (PT) => Associada a energia total recebida por uma máquina.
F Potência Útil  (PU) => Associada a energia efetivamente utilizada pela máquina.
F Potência Dissipada (PD) => Associada a energia dissipada pela máquina.



Unidade no SI:

PU => Potência Útil => Watt (W)
PT => Potência Total => Watt (W)
n => Rendimento => Porcentagem (%)

Importante:

F Não se esqueça que o resultado encontrado na equação anterior deve ser multiplicado por 100.

 Vídeos:







Trabalho - 2014

1 – Introdução

O estudo da grandeza física Energia é fundamental para a compreensão de fenômenos do nosso cotidiano. Para o completo entendimento é necessário conhecer, antes, um outro conceito físico chamado Trabalho. Passemos ao seu estudo.

2 – Trabalho de uma Força Constante
Supondo a seguinte situação:
Uma força F constante atua sobre um corpo que se desloca em uma trajetória retilínea.


Por definição, temos que o trabalho realizado pela força F sobre o corpo, no deslocamento d é dado por:


Unidades no SI:

t ® Trabalho => Joule (J)
F ® módulo da Força =>Newton (N)
® deslocamento => metros (m)

OBS: Para o resultado do trabalho ser expresso em Joules é necessário que a força esteja em Newtons e o deslocamento esteja em metros, pois Joule é o nome dado para a unidade N . m.

3 – Tipos de Trabalho
Podemos classificar o trabalho em física de três formas, trabalho motor, trabalho resistente e trabalho nulo.

3.1 – Trabalho Motor
Quando a força aplicada sobre o corpo favorece o deslocamento o trabalho é positivo e é chamado  de trabalho motor.


3.2 – Trabalho Resistente
Quando a força aplicada sobre o corpo se opõe ao deslocamento o trabalho é negativo e é chamado  de trabalho resistente.


3.3 – Trabalho Nulo
Quando a força aplicada sobre o corpo é perpendicular ao mesmo, o trabalho é igual a zero e é chamado  de trabalho nulo. Note que esta força não será responsável pelo deslocamento


4 – Trabalho de uma Força Variável
Quando a força aplicada sobre o corpo não é constante, não podemos aplicar a expressão matemática dada anteriormente, portanto é necessário buscar um outro caminho para resolver este problema.

É exatamente esta a saída para o cálculo do trabalho de força variável. Portanto para se determinar o Trabalho realizado por uma força variável basta calcular a área no deslocamento considerado.

5 – Casos Especiais
5.1 – Trabalho da Força Peso
Considerando um corpo de massa m, que é deslocado pelo campo gravitacional terrestre de um ponto A para um ponto B, observe a figura seguinte.


O Trabalho do Peso independe da trajetória. O importante neste caso é a altura deslocada e o peso do corpo. Logo o trabalho nas três trajetórias será o mesmo. Forças cujos trabalhos independem da trajetória são chamadas Forças Conservativas.


Se o corpo estiver subindo o trabalho será resistente; caso contrário ele será motor.

5.2 – Trabalho da Força Elástica


Regra de Sinais

A utilização dos sinais no cálculo do trabalho da força elástica é teoricamente simples, basta prestarmos a atenção para que lado é o deslocamento. Se o deslocamento é em direção a posição natural da mola o trabalho é motor; se o deslocamento é contrário a posição natural da mola o trabalho é resistente.

Vídeos:





domingo, 7 de setembro de 2014