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Unidade
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Estudo dos gases e Termodinâmica Capítulo 23: Comportamento térmico dos gases cobalt88/Shutterstock.com
Capítulo 24: As leis da Termodinâmica e as máquinas térmicas
As
Unidades
apresentam temas da Física e os capítulos que as compõem.
Os balões são utilizados como meio de transporte em diversas regiões turísticas, como nesta imagem da Capadócia, Turquia. O funcionamento de um balão é explicado por conceitos básicos de pressão, massa e volume de um gás: para subir, o balão precisa ser inflado por gás de menor densidade do que o ar atmosférico; para descer, é preciso deixar entrar, de forma controlada, parte do ar mais denso (ar atmosférico).
CAPÍTULO 3
Movimento uniforme
1. Movimento com velocidade escalar constante 2. Função da posição em relação ao tempo 3. Gráfico da posição em relação ao tempo
1. MOVIMENTO COM VELOCIDADE ESCALAR CONSTANTE
Em cada Capítulo é possível identificar quais conteúdos estão presentes nele. A teoria é desenvolvida de forma clara e com linguagem simples, partindo dos conhecimentos que você já possui.
Photodisc/Getty Images
A partir de agora daremos início ao estudo dos movimentos, e uma das primeiras tarefas será analisá-los e classificá-los. Esse tipo de estudo permite aprender sobre o movimento, porque damos atenção aos seus detalhes, e compreender as características que o definem. Olhando para um trecho plano e retilíneo de uma rodovia, podemos ver a linha amarela tracejada, ou seja, formada por traços de mesmo tamanho com a mesma distância entre eles. Como esses traços são marcados no asfalto? Qual seria o procedimento para obter essa regularidade? Após o recapeamento asfáltico da rodovia, o veículo encarregado de pintar as faixas, num trecho retilíneo da estrada, percorreu distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. Nesse caso, a velocidade escalar permaneceu sempre com o mesmo valor, ou seja, constante, sem aumentar ou diminuir. A esse tipo de movimento damos o nome de movimento uniforme (MU). Note as extremidades dos ponteiros de um relógio: elas descrevem uma trajetória curvilínea, com movimento uniforme. Outro exemplo de movimento uniforme em trajetória circular é aquele descrito pelos satélites artificiais, que percorrem, em torno da Terra, distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. No movimento uniforme, o móvel percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. Em razão disso, a velocidade escalar instantânea é constante, não nula e igual à velocidade escalar média em qualquer intervalo de tempo.
Estrada em um deserto.
v vm (constante e não nula)
monticello/S 3Dsculptor/Shutterstock.com
hutte rsto ck. co m
Exercícios resolvidos 1 Uma pista plana, horizontal e circular de raio r é percorrida por um carro de massa m, com movimento uniforme. Sabemos que o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista é e. Com base nessas informações e no esquema ao lado, determine: a) as forças que agem no carro. b) a força resultante que age no carro. c) a velocidade máxima com a qual o carro pode percorrer a pista sem derrapar. (Dados: e 0,60, g 10 m/s2 e r 150 m.)
No relógio analógico os ponteiros tem velocidade constante.
Estação espacial em órbita da Terra.
Capítulo 3 Movimento uniforme
43
RESOLUÇÃO a) Considerando que o carro faz a curva sem inclinação, temos as forças peso, normal e de atrito agindo nele. b) Como a força resultante age na direção da reta paralela ao plano horizontal, a componente vertical da força resultante é nula. Portanto, P N.
←
N
←
Nesse caso, a força de atrito F at representa a resultante centrípeta que age no carro. ←
←
R Fc Fat ← ← c) Se a resultante centrípeta é F c F at, então: v2 e mg ⇒ v μe rg Fc Fat mg ⇒ m r
←
Fat
Caso o carro esteja na iminência de derrapar, teremos a intensidade máxima da força de atrito estático Fat(máx) , e a velocidade máxima (vmáx) será: vmáx
e
←
P
rg 0, 60 150 10
vmáx 30 m/s
Alex Argozino
Os Exercícios Resolvidos ilustram a aplicação dos conceitos estudados.
←
←
N
2 Um motociclista trafega numa pista e faz uma curva circular de
u
raio r 90 m, com velocidade v 25 m/s. Para que ele não dependa da força de atrito, qual deve ser o ângulo de inclinação entre a superfície da pista e a horizontal? Considere g 10 m/s2.
←
←
FR 5 Fc
RESOLUÇÃO ←
P
Inicialmente vamos representar as forças que agem no motociclista. De acordo com o esquema, podemos utilizar o triângulo retângulo: 9. O que acontece com a corrente elétrica no gerador do circuito abaixo, quando se fecha a chave S? S E R1
←
R2
←
tg q
R3
tg q 10. Na figura, AB representa um gerador de resistência interna r 1,0 . O amperímetro A e o voltímetro V são instrumentos considerados ideais. O voltímetro acusa 80 V. Pede-se: Unidade 4
Caldeira
u
N
Tarumã
7. Sobre uma bancada, foi montado um circuito elétrico, inicialmente, conforme a representação da figura 1 e posteriormente esse circuito foi modificado adquirindo as características representadas na figura 2. Analise os dados e determine a resistência interna da pilha usada no circuito. Inicialmente, o voltímetro registra 1,60V e posteriormente, quando é acrescido um resistor de resistência R 210 ao circuito, o voltímetro registra 1,50 V
FR P
←
P
←
FR 5 Fc
v2 2 r → tg q 25 → tg q 0,70 90 10 mg
m
tg 35° 0,7 Dinâmica
Capítulo 11
a) a leitura do amperímetro; b) a tensão na fonte.
C Tarumã
A
11
voltímetro
1,0 figura 1
U
A 1 2
Editoria de arte
8. O gráfico abaixo mostra como varia a corrente em um gerador em função da diferença de potencial entre seus terminais. Qual o valor de sua força eletromotriz e de sua resistência interna?
U (V) 6 4 2 0
Unidade 13
Eletrodinâmica
A
4
8
12
i (A)
D
12 V
4,0 V
24 V
12. Observe o circuito elétrico, representado na figura. Nele, além dos resistores, há um gerador ideal e uma chave C. Esse circuito foi testado inicialmente com a chave aberta e, depois, com a chave fechada. Determine, nas duas situações, a intensidade da corrente elétrica que percorre o gerador e a diferença de potencial nos terminais do resistor R1 = 10 .
Capítulo 41
12 V
V
Tarumã
Caldeira
pilha
V
11. Para avaliar um circuito elétrico, foram utilizados um amperímetro e um voltímetro, conforme a representação da figura. Use as informações expressas na figura e determine as leituras feitas no amperímetro e no voltímetro.
voltímetro figura 2
10
B
120 V
21
Tarumã
pilha
R1 5 10 V
R2 5 20 V
C
R3 5 20 V
Geradores elétricos
691
u
Tarumã
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
Os Exercícios Propostos vêm logo após os resolvidos. Eles auxiliam na sistematização do conhecimento e servem para avaliar se você compreendeu o conteúdo.
Outras aplicações das Leis de Newton
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