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FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL 2 - Coggle Diagram
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL 2
TEMPERATURA E CALOR
A termodinâmica é uma área que estuda as transferências de energia
Escalas Kelvin, Celsius e Fahrenheit
Dilatação térmica
A dilatação térmica dos materiais com o aumento de temperatura deve ser levada em conta em muitas situações da vida prática
Todas as dimensões dos sólidos aumentam
Os coeficientes de dilatação volumétrica e dilatação linear de um sólido
Calor
É a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa devido a uma diferença de temperatura.
Joule (J), calorias (cal), quilocalorias (Cal ou kcal) ou British termal units (Btu).
Se o objeto tem massa
A TEORIA CINÉTICA DOS GASES
As transformações gasosas
Gás ideal ou perfeito é um gás hipotético
O volume constante, a pressão e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais
transformação isocórica.
Sob pressão constante, o volume e a temperatura absoluta de um gás são diretamente proporcionais
transformação isobárica.
A pressão e o volume de um gás ideal, mantido em temperatura constante, são inversamente proporcionais
transformação isotérmica.
Lei dos gases ideais
As variáveis de estado de um gás ideal (p, V e T) estão relacionadas com a quantidade de gás. Um gás ideal é um gás para o qual a pressão, o volume e a temperatura estão relacionados através da equação
Considerando dois estados distintos de uma mesma massa gasosa temos uma
representação algébrica da lei geral dos gases perfeitos
AS LEIS DA TERMODINÂMICA
A Primeira Lei
Calor é a energia transferida de um corpo para outro devido a uma diferença entre as temperaturas dos corpos e o trabalho é a energia transferida de um corpo para outro devido a uma força que age entre eles
A Segunda lei
A energia se “degrada” de
uma forma organizada para uma forma desordenada chamada energia térmica, nas transformações naturais. Ainda conforme essa lei, a energia térmica passa de
regiões mais quentes para regiões mais frias.
A máquina frigorífica é expressa
CARGAS ELÉTRICAS E A LEI DE COULOMB
Cargas elétricas
Carga que passa por um certo ponto em
1 segundo quando existe uma corrente elétrica de 1 ampère neste ponto
A unidade de carga do SI é coulomb (C)
Eletrização
Denomina-se eletrização o fenômeno pelo qual um corpo neutro passa a eletri-
zado devido à alteração no número de seus elétrons
Temos eletrização por atrito, por contato e por indução
Lei de Coulomb
O módulo da força na lei de Coulomb
Cargas de mesmo sinal se repelem e
cargas de sinais opostos se atraem
CAMPOS ELÉTRICOS
Orientação do Campo Elétrico
Se a carga for positiva os vetores força elétrica e campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo sentido. Quando a carga for negativa os vetores tem a mesma direção mas sentidos opostos.
Linha de campo elétrico é uma linha que tangencia, em cada ponto, o vetor
campo elétrico resultante associado a esse ponto
Duas linhas de campo elétrico nunca se cruzam
Campo elétrico uniforme é aquele em que o vetor campo elétrico é o mesmo
em todos os pontos
As linhas de campo elétrico
se originam em cargas positivas e terminam em cargas negativas
Cálculo do Campo Elétrico
Para calcularmos a intensidade do vetor campo elétrico em um ponto situado a uma distância d da carga fonte
O campo resultante deve ser calculado pela soma vetorial dos campos de cada
carga
O campo elétrico é uma
propriedade influenciada pela presença da carga
Campo elétrico é uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do
espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga fonte), tal que uma
outra carga (carga prova), ao ser colocada em um desses pontos, fica sujeita a uma força de atração ou de repulsão exercida pela carga fonte.
LEI DE GAUSS
O fluxo elétrico é o produto do módulo do campo pela área.
Quando temos um ângulo
Vemos que o fluxo é proporcional ao número de linhas de força que atravessam a superfície
POTENCIAL ELÉTRICO
Energia potencial
A energia potencial por unidade de carga em
um ponto do espaço é chamada de potencial elétrico.
Quando elevamos um corpo de massa m à altura h estamos transferindo
energia potencial para o corpo na forma de trabalho
Diferença de potencial elétrico
Temos energia potencial entre as cargas elétricas
e potencial elétrico em equações:
Para calcular a d.d.p entre 2 pontos no espaço onde tem um campo elétrico. Se o vetor do campo for conhecido em todos os pontos de uma trajetória que ligue esses pontos
A diferença de potencial elétrico (d.d.p.) entre dois pontos i e f é igual à dife-
rença entre os potenciais elétricos dos dois pontos.
CAPACITÂNCIA
Capacitor
A carga q e a diferença de potencial V de um capacitor são proporcionais
Dispositivo usado para armazenar energia elétrica
Cálculo da capacitância
Podemos calcular a capacitância de um capacitor com placas paralelas supon-
do que uma carga foi colocada nas placas.
Lei de Gauss
A capacitância de um capacitor de placas paralelas de área A separadas por
uma distância d é dado por
Capacitores ligados em paralelo podem ser substituídos por um capacitor equivalente
Quando uma diferença de potencial é aplicada a vários capacitores ligados
em série
CORRENTE ELETRICA E RESISTÊNCIA
Corrente Elétrica
Se uma carga q passa por uma superfície hipotética em um intervalde tempo t, a corrente i nesse plano é definida como
A Eletrodinâmica é o estudo das correntes elétricas, suas causas e os efeitos que produzem no “caminho” por onde passam os portadores de carga elétrica livres.
Resistência elétrica
Medimos a resistência entre dois pontos de um condutor aplicando uma diferença de potencial V entre esse ponto e medindo a corrente i resultante.
A resistência é uma propriedade de um dispositivo e a resistividade é uma propriedade de um material.
A característica do material que determina a diferença é a resistência elétrica.
Lei de Ohm
Como a potência elétrica é a energia (fornecida ou consumida) por unidade de tempo, pode-se calcular a energia elétrica a partir da potência e do tempo.
A potência elétrica é a medida da energia elétrica transferida da fonte de alimentação para a carga, por unidade de tempo.
CIRCUITOS ELÉTRICOS
Associação de resistores
A soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem do nó.
A soma algébrica das tensões ao longo de uma malha elétrica é igual a zero
Associação em série e paralelo
Os resistores do circuito podem ser substituídos por um único resistor
Se tivermos n resistores de mesma resistência, em série
Os resistores do circuito podem ser substituídos por um único resistor
Se tivemos apenas dois resistores associados em paralelo, então a
resistência equivalente pode ser calculada usando equação simplificada
Ele é constituído basicamente de quatro partes: Fonte de tensão, condutores, carga e dispositivos de controle
Uma fonte de tensão real possui uma resistência interna que se opõe ao mo-
vimento das cargas.
CAMPOS MAGNÉTICOS
Campo magnético possui tanto módulo quanto direção e sentido
O módulo do campo magnético em qualquer ponto do espaço é definido como
Força magnética em um fio percorrido por corrente
Os campos magnéticos produzidos por corrente
Regra da Mão Direita No
2
Regra da Mão Direita No 1.
INDUÇÃO E INDUTÂNCIA
A força eletromotriz induzida em um condutor em movimento
Fluxo magnético
Indutores e indutância
OSCILAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS E CORRENTE ALTERNADA
Corrente alternada
Também podemos escrever a corrente na forma
Em um resistor
Em um capacitor
A reatância capacita é inversamente proporcional tanto a frequência quanto a capacitância
Em um indutor
A reatância indutiva é diretamente proporcional à frequência e a indutância
Para o circuito RLC como um todo, conclui-se que
A impedância Z do circuito em associação RLC em série é definida como
A fonte de tensão alternada
é referenciada como corrente alternada ou CA.
Matematicamente, a tensão CA é descrita como
A frequência angular está relacionada à frequên-
cia da tensão variante com o tempo pelo fator 2π:
Transformadores
Se a bobina primária é ligada a um gerador de corrente alternada as tensões no primário e no secundário estão relacionadas pela equação
As correntes nas bobinas estão relacionadas pela equação
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E EQUAÇÕES DE MAXWELL
No vácuo, no qual a velocidade é c
A velocidade de propagação da onda é expressa pelo produto do comprimento
de onda pela frequência
Pode ser escrito em termos da frequência da onda
Maxwell percebeu que os campos elétricos e magnéticos são ondas em movimento, e que os fenomenos como as ondas de rádio, os raios X e a luz visível são, todos, ondas eletromagnéticas consistindo em um campo elétrico variante com o tempo e de um campo magnético variante com o tempo
ESPELHOS E LENTES
Espelhos
No caso de um espelho côncavo suficientemente pequeno para que todos os raios paralelos ao eixo principal sejam focalizados no ponto focal, o comprimento focal é a metade do raio.
Quando os raios luminosos de um objeto fazem apenas pequenos ângulos com o eixo central de um espelho esférico
A razão ente a altura da imagem e a altura de um objeto é chamada de ampliação lateral do espelho.
A relação entre a distância do objeto, a distância da imagem, a altura do objeto e altura da imagem podemos escrever através da equação
Espelho é um dispositivo óptico que muda a direção dos raios de luz quando são refletidos por sua superfície
Refração
A razão entre a velocidade da luz no
vácuo e a velocidade da luz no meio
Um raio luminoso que cruza a fronteira de um meio transparente para outro muda de direção de acordo com a lei de Snell:
O comprimento de onda da luz em um meio depende do índice de refração
do meio:
Lentes
É um corpo transparente limitado por duas superfícies refratoras com um eixo central em comum.
Uma lente delgada de índice de refração imensa no ar, a distância focal é dada pela equação
INTERFERÊNCIA E DIFRAÇÃO
O princípio da superposição linear
Difração
Primeira franja escura para a difração em uma fenda simples é encontrada
no ângulo 𝜃 a partir da linha central
Ademais, repetindo a análise acima descobriríamos que todas as franjas escuras são definidas de modo similar por
