CONTEÚDO PROGRAMÁTICO DE FÍSICA

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SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
Sistema Internacional de Unidades (sigla SI, do francês Système international d'unités)[3] é a forma moderna do sistema métrico e é geralmente um sistema de unidades de medida concebido em torno de sete unidades básicas e da conveniência do número dez. É o sistema de medição mais usado do mundo, tanto no comércio todos os dias e na ciência. O SI é um conjunto sistematizado e padronizado de definições para unidades de medida, utilizado em quase todo o mundo moderno, que visa a uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais daí decorrentes.[6]
O antigo sistema métrico incluía vários grupos de unidades. O SI foi desenvolvido em 1960 do antigo sistema metro-quilograma-segundo, ao invés do sistema centímetro-grama-segundo, que, por sua vez, teve algumas variações. Visto que o SI não é estático, as unidades são criadas e as definições são modificadas por meio de acordos internacionais entre as muitas nações conforme a tecnologia de medição avança e a precisão das medições aumenta.
O sistema tem sido quase universalmente adotado. As três principais exceções são a Myanmar, a Libéria e os Estados Unidos. O Reino Unido adotou oficialmente o Sistema Internacional de Unidades, mas não com a intenção de substituir totalmente as medidas habituais.
UNIDADES DO SI
Básicas
Definiram-se sete grandezas físicas postas como básicas ou fundamentais. Por conseguinte, passaram a existir sete unidades básicas correspondentes — as unidades básicas do SI — descritas na tabela, na coluna à esquerda. A partir delas, podem-se derivar todas as outras unidades existentes. As unidades básicas do SI — posto que dimensionalmente axiomáticas — são dimensionalmente independentes entre si.
	Grandeza
	Unidade
	Símbolo
	Comprimento
	metro
	m
	Massa
	quilograma
	kg
	Tempo
	segundo
	s
	Corrente elétrica
	ampere
	A
	Temperatura termodinâmica
	kelvin
	K
	Quantidade de substância
	mol
	mol[12]
	Intensidade luminosa
	candela
	cd
Derivadas
Consideram-se unidades derivadas do SI apenas aquelas que podem ser expressas através das unidades básicas do SI e sinais de multiplicação e divisão.[13] Desse modo, há apenas uma unidade do SI para cada grandeza. Contudo, para cada unidade do SI pode haver várias grandezas. Às vezes, dão-se nomes especiais para as unidades derivadas.
Segue uma tabela com as unidades SI derivadas que recebem um nome especial e símbolo particular:
	Grandeza
	Unidade
	Símbolo
	Dimensional analítica
	Dimensional sintética
	Ângulo plano
	radiano
	rad
	1
	m/m
	Ângulo sólido
	esferorradiano1
	sr
	1
	m²/m²
	Atividade catalítica
	katal
	kat
	mol/s
	---
	Atividade radioativa
	becquerel
	Bq
	1/s
	---
	Capacitância
	farad
	F
	A²·s²·s²/(kg·m²)
	A·s/V
	Carga elétrica
	coulomb
	C
	A·s
	---
	Condutância
	siemens
	S
	A²·s³/(kg·m²)
	A/V
	Dose absorvida
	gray
	Gy
	m²/s²
	J/kg
	Dose equivalente
	sievert
	Sv
	m²/s²
	J/kg
	Energia
	joule
	J
	kg·m²/s²
	N·m
	Fluxo luminoso
	lúmen
	lm
	cd
	cd·sr
	Fluxo magnético
	weber
	Wb
	kg·m²/(s²·A)
	V·s
	Força
	newton
	N
	kg·m/s²
	---
	Freqüência
	hertz
	Hz
	1/s
	---
	Indutância
	henry
	H
	kg·m²/(s²·A²)
	Wb/A
	Intensidade de campo magnético
	tesla
	T
	kg/(s²·A)
	Wb/m²
	Luminosidade
	lux
	lx
	cd/m²
	lm/m²
	Potência
	watt
	W
	kg·m²/s³
	J/s
	Pressão
	pascal
	Pa
	kg/(m·s²)
	N/m²
	Resistência elétrica
	ohm
	Ω
	kg·m²/(s³·A²)
	V/A
	Temperatura em Celsius
	grau Celsius
	°C
	---
	---
	Tensão elétrica
	volt
	V
	kg·m²/(s³·A)
	W/A
GRANDEZAS ESCALARES E GRANDEZAS VETORIAIS
Diariamente nos deparamos com muitas grandezas físicas. Algumas dessas grandezas ficam perfeitamente definidas com um valor numérico e sua unidade de medida. É o caso, por exemplo, da temperatura. Quando dizemos que a temperatura ambiente é de 23º C, não precisamos de mais nenhuma informação para explicar esse fenômeno.
No entanto, existem grandezas que, além do valor numérico e da unidade de medida, necessitam de uma direção e um sentido para que fiquem perfeitamente definidas. Por exemplo, a distância entre Goiânia (GO) e Brasília (DF) é de aproximadamente 170 km. Para chegarmos a Brasília, partindo de Goiânia, devemos percorrer cerca de 170 km, na direção nordeste e sentido Goiânia-Brasília.
As grandezas que são definidas apenas pelo seu valor numérico e sua unidade de medida são chamadas de grandezas escalares.
São grandezas escalares: Tempo, Temperatura, Volume, Massa, Trabalho de uma Força, etc.
Aquelas que necessitam de uma direção e um sentido, além do valor numérico e da unidade de medida, são chamadas de grandezas vetoriais. As grandezas vetoriais são representadas por vetores.
Vetor é um ente matemático caracterizado por possuir um sentido, uma direção e um módulo (intensidade). Graficamente, vetor é representado por uma reta orientada, indicado por uma letra sobre a qual colocamos uma seta.
vetor força vetor aceleração vetor velocidade
São grandezas vetoriais: Velocidade, Aceleração, Força, Deslocamento, Empuxo, Campo elétrico, Campo magnético, Força peso, etc.
ESTUDO DO MOVIMENTO
A ciência Física que estuda o movimento e suas causas é a Mecânica.[1] Ela se preocupa tanto com o movimento em si quanto com o agente que o faz iniciar ou cessar. Se abstraírem-se as causas do movimento e preocupar-se apenas com a descrição do movimento, ter-se-á estudos de uma parte da Mecânica chamada Cinemática (do grego kinema, movimento). Se, ao invés disso, buscar-se compreender as causas do movimento, as forças que iniciam ou cessam os movimentos dos corpos, ter-se-á estudos da parte da Mecânica chamada Dinâmica (do grego dynamis, força). Existe ainda uma disciplina que estuda justamente o não-movimento, corpos parados: é a Estática (do grego statikos, ficar parado). De certo modo, a estaticidade é uma propriedade altamente específica, pois só se apresenta para referenciais muito especiais, de modo que o comum é que em qualquer situação, possamos atribuir movimento ao objeto em análise.
MOVIMENTO: é quando um objeto se move de um lugar para o outro. Um corpo está em movimento quando muda de posição em relação a um referencial ao longo do tempo.
REPOUSO: é quando o corpo ou objeto não se move do lugar, ou seja, ele fica imóvel, ou seja, se, durante certo intervalo de tempo, o corpo mantém sua posição constante em relação a um referencial, dizemos que ele se encontra em repouso.
Movimento e repouso são conceitos relativos, ou seja, dependem de um referencial (um carro em viagem numa estrada está em movimento em relação à pista, mas em repouso em relação ao seu motorista). Do ponto de vista físico, são impossíveis repouso absoluto e movimento absoluto (não é possível aceitar que um carro, estando em movimento em relação à pista, esteja em movimento em relação a quaisquer referenciais).
TRAJETÓRIA
Trajetória é o nome dado ao percurso realizado por um determinado corpo no espaço, com base em um sistema de coordenadas predefinido.
Esse percurso é dado na forma de uma função que pode ser escrita na forma paramétrica, com uma função diferente para cada coordenada em função de um parâmetro, que geralmente é o tempo, e pode ser escrita como uma função implícita das coordenadas. A trajetória pode ser dada também por dados experimentais, que no caso substituiriam a função e através dos quais pode ser possível chegar a uma aproximação da função.
A trajetória pode variar para cada observador, visto que para cada referencial o sistema de coordenadas e a velocidade podem ser diferentes. Um exemplo é a queda de um objeto em um trem em movimento com velocidade constante. Para o observador no trem, que soltou o objeto, este cairá em uma linha reta, mas para o observador do lado de fora do trem e parado, ou com velocidade constante em relação ao trêm o objeto cairá e continuará se movendo com a velocidade do trem, o que seria visto como uma trajetóriaparabólica.
VELOCIDADE MÉDIA
A velocidade média de um móvel é dada pela divisão entre o espaço total percorrido (Δs) e o tempo gasto no percurso (Δt), de modo que:
vM = Δs
       Δt
A unidade de medida para velocidade média no Sistema Internacional de Unidades é o metro por segundo (m/s). Todavia, em nosso cotidiano, a unidade quilômetro por hora (km/h) é mais comum, sendo usada para a velocidade de carros e motos no trânsito, por exemplo. A imagem abaixo mostra como é feita a transformação entre as unidades de velocidade.
ACELERAÇÃO MEDIA
No nosso dia a dia, usualmente o termo aceleração utiliza-se quando nos queremos referir a um aumento da velocidade de um determinado objeto. No entanto, o termo aceleração tem um significado mais vasto. Sempre que há uma variação de velocidade (em valor, direção ou sentido) é porque ocorreu uma aceleração.
Isto quer dizer que o corpo pode aumentar ou diminuir de velocidade. Se a sua velocidade aumentar a sua aceleração vai ser positiva. Se por outro lado diminuir teremos uma aceleração negativa. Sempre que a velocidade é constante, o valor da aceleração é nulo.
Mas, tal como a velocidade, a aceleração pode também mudar de instante para instante. Deve então definir-se aceleração média, como a razão entre a variação de velocidade e o intervalo de tempo durante o qual ocorreu essa mesma variação:
Para movimentos retilíneos, a direção já se encontra definida, pois é a mesma do movimento, pelo que se pode simplificar a expressão, omitindo o sinal de vetor e escrever apenas:
Em que as variáveis significam:
am - aceleração média;
vf - velocidade final;
vi - velocidade inicial;
tf - tempo final
ti - tempo inicial
A unidade do sistema internacional, utilizada para exprimir a aceleração é o m/s2, pois estamos a dividir uma diferença de velocidades (que se mede em m/s - metro por segundo), por um intervalo de tempo, expresso em s (segundos).
FORÇA
Força é um dos conceitos fundamentais da mecânica clássica. Relacionado com as três leis de Newton, é uma grandeza que tem a capacidade de vencer a inércia de um corpo, modificando-lhe a velocidade (seja na sua magnitude ou direção, já que se trata de um vetor). Como corolário, chega-se ao constructo de que a força pode causar deformação em um objeto flexível.
UMA FORÇA É FORMADA PELOS SEGUINTES ELEMENTOS:
- Ponto de aplicação: é a parte do corpo onde a força atua diretamente.
 - Sentido: é a orientação que tem a força na direção (esq, dir, cima, baixo);
 - Direção: é a linha de atuação da força (hor, vert, diag.);
 - Intensidade: é o valor da força aplicada.
1ª LEI DE NEWTON - PRINCÍPIO DA INÉRCIA
Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:
"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."
Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia se alguém ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente de zero.
2ª LEI DE NEWTON - PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA
Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:
ou em módulo: F=ma
Onde:
F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);
m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);
a é a aceleração adquirida (em m/s²).
A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).
Exemplo:
Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
F=ma
12=2a
a=6m/s²
Força de Tração
Dado um sistema onde um corpo é puxado por um fio ideal, ou seja, que seja inextensível, flexível e tem massa desprezível.
Podemos considerar que a força é aplicada no fio, que por sua vez, aplica uma força no corpo, a qual chamamos Força de Tração .
3ª LEI DE NEWTON - PRINCÍPIO DA AÇÃO E REAÇÃO
Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação.
Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
PESO E MASSA
O Peso (P) e a Massa (m) são duas grandezas fundamentais nos estudos da física, as quais, na maioria das vezes, são utilizadas erroneamente como sinônimos, porém possuem propriedades distintas.
Assim, o peso caracteriza uma força resultante de atração dos corpos numa determinada interação gravitacional, o qual varia conforme a força de gravidade exercida sobre esse corpo; enquanto que a massaé uma grandeza invariável que designa a quantidade de matéria presente num corpo.
Assim, fica claro, que a massa de uma pessoa será sempre a mesma, independentemente do local onde ela esteja.
Por outro lado, o peso da pessoa varia de acordo com a força da gravidade atuante sobre ela, ou seja, qualquer indivíduo pesa um valor diferente no planeta Terra e no planeta Vênus, visto que esses locais possuem valores de gravidades distintas.
Nesse sentido, vale ressaltar que as frases comumente utilizadas para referir-se à massa corporal, como por exemplo, “Eu peso 60 kg”, “Qual seu peso?”, são incoerentes uma vez que os enunciados corretos são: “Minha massa é de 60 Kg” e “Qual a sua massa?”.
FORÇA DE ATRITO
Até agora, para calcularmos a força, ou aceleração de um corpo, consideramos que as superfícies por onde este se deslocava, não exercia nenhuma força contra o movimento, ou seja, quando aplicada uma força, este se deslocaria sem parar.
Mas sabemos que este é um caso idealizado. Por mais lisa que uma superfície seja, ela nunca será totalmente livre de atrito.
Sempre que aplicarmos uma força a um corpo, sobre uma superfície, este acabará parando.
É isto que caracteriza a força de atrito:
Se opõe ao movimento;
Depende da natureza e da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito);
É proporcional à força normal de cada corpo;
Transforma a energia cinética do corpo em outro tipo de energia que é liberada ao meio.
A força de atrito é calculada pela seguinte relação:
Onde:
μ: coeficiente de atrito (adimensional)
N: Força normal (N)
ENERGIA CINÉTICA
A energia que um corpo adquire quando está em movimento chama-se energia cinética. A energia cinética depende de dois fatores: da massa e da velocidade do corpo em movimento.
Qualquer corpo que possuir velocidade terá energia cinética. A equação matemática que a expressa é:
Teorema da  energia cinética
O trabalho realizado pela resultante de todas as forças aplicadas a uma partícula durante certo intervalo de tempo é igual à variação de sua energia cinética, nesse intervalo de tempo.
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.
ENERGIA POTENCIAL
É um tipo de energia que o corpo armazena, quando está a uma certa distância de um referencial de atração gravitacional ou associado a uma mola.
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 discutimoso 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.
Para Calcular: Epg = m . g . h
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.
Para Calcular: 
ENERGIA MECÂNICA
Chamamos de Energia Mecânica a todas as formas de energia relacionadas com o movimento de corpos ou com a capacidade de colocá-los em movimento ou deformá-los.
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
A energia mecânica (Emec) de um sistema é a soma da energia cinética e da energia potencial.
Quando um objeto está a uma altura h, ele possui energia potencial; à medida que está caindo, desprezando a resistência do ar, a energia potencial gravitacional do objeto que ele possui no topo da trajetória vai se transformando em energia cinética e quando atinge o nível de referência a energia potencial é totalmente transformada em energia cinética. Este é um exemplo de conservação de energia mecânica.
Na ausência de forças disssipativas, a energia mecânica total do sistema se conserva, ocorrendo transformação de energia potencial em cinética e vice-versa.
TRABALHO DE UMA FORÇA
Na Física, o termo trabalho é utilizado quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho quando produz um deslocamento no corpo.
Utilizamos a letra grega tau minúscula () para expressar trabalho.
A unidade de Trabalho no SI é o Joule (J)
Quando uma força tem a mesma direção do movimento o trabalho realizado é positivo: >0;
Quando uma força tem direção oposta ao movimento o trabalho realizado é negativo: <0.
O trabalho resultante é obtido através da soma dos trabalhos de cada força aplicada ao corpo, ou pelo cálculo da força resultante no corpo.
Força paralela ao deslocamento
Quando a força é paralela ao deslocamento, ou seja, o vetor deslocamento e a força não formam ângulo entre si, calculamos o trabalho:
Exemplo:
Qual o trabalho realizado por um força aplicada a um corpo de massa 5kg e que causa um aceleração de 1,5m/s² e se desloca por uma distância de 100m?
Força não-paralela ao deslocamento
Sempre que a força não é paralela ao deslocamento, devemos decompor o vetor em suas componentes paralelas e perpendiculares:
Considerando a componente perpendicular da Força e a componente paralela da força.
Ou seja:
Quando o móvel se desloca na horizontal, apenas as forças paralelas ao deslocamento produzem trabalho. Logo:
Exemplo:
Uma força de intensidade 30N é aplicada a um bloco formando um ângulo de 60° com o vetor deslocamento, que tem valor absoluto igual a 3m. Qual o trabalho realizado por esta força?
Podemos considerar sempre este caso, onde aparece o cosseno do ângulo, já que quando a força é paralela ao deslocamento, seu ângulo é 0° e cos0°=1, isto pode ajudar a entender porque quando a força é contrária ao deslocamento o trabalho é negativo, já que:
O cosseno de um ângulo entre 90° e 180° é negativo, sendo cos180°=-1
Trabalho de uma força variável
Para calcular o trabalho de uma força que varia devemos empregar técnicas de integração, que é uma técnica matemática estudada no nível superior, mas para simplificar este cálculo, podemos calcular este trabalho por meio do cálculo da área sob a curva no diagrama 
Calcular a área sob a curva é uma técnica válida para forças que não variam também.
Trabalho da força Peso
Para realizar o cálculo do trabalho da força peso, devemos considerar a trajetória como a altura entre o corpo e o ponto de origem, e a força a ser empregada, a força Peso.
Então:
HIDROSTÁTICA
Até agora estudamos o comportamento dos planos e corpos em um meio onde há ar ou vácuo, ou seja, o meio não interfere no comportamento.
Mas e se aplicarmos uma força em um corpo que se encontra sobre a água ou outro fluido qualquer?
Sabemos que o efeito será diferente. Se estudarmos as propriedades de um líquido em equilíbrio estático, estas propriedades podem ser estendidas aos demais fluidos.
Chamamos hidrostática a ciência que estuda os líquidos em equilíbrio estático.
Fluido
Fluido é uma substância que tem a capacidade de escoar. Quando um fluido é submetido a uma força tangencial, deforma-se de modo contínuo, ou seja, quando colocado em um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato.
Podemos considerar como fluidos líquidos e gases.
Particularmente, ao falarmos em fluidos líquidos, devemos falar em sua viscosidade, que é a atrito existente entre suas moléculas durante um movimento. Quanto menor a viscosidade, mais fácil o escoamento do fluido.
Pressão
Ao observarmos uma tesoura, vemos que o lado onde ela corta, a lâmina, é mais fina que o restante da tesoura. Também sabemos que quanto mais fino for o que chamamos o "fio da tesoura", melhor esta irá cortar.
Isso acontece, pois ao aplicarmos uma força, provocamos uma pressão diretamente proporcional a esta força e inversamente proporcional a área da aplicação.
No caso da tesoura, quanto menor for o "fio da tesoura" mais intensa será a pressão de uma força nela aplicada.
A unidade de pressão no SI é o Pascal (Pa), que é o nome adotado para N/m².
Matematicamente, a pressão média é igual ao quociente da resultante das forças perpendiculares à superfície de aplicação e a área desta superfície.
Sendo:
p= Pressão (Pa)
F=Força (N)
A=Área (m²)
Exemplo:
Uma força de intensidade 30N é aplicada perpendicularmente à superfície de um bloco de área 0,3m², qual a pressão exercida por esta força?
Densidade
Quando comparamos dois corpos formados por materiais diferentes, mas com um mesmo volume, quando dizemos que um deles é mais pesado que o outro, na verdade estamos nos referindo a sua densidade. A afirmação correta seria que um corpo é mais denso que o outro.
A unidade de densidade no SI é kg/m³.
A densidade é a grandeza que relaciona a massa de um corpo ao seu volume.
Onde:
d=Densidade (kg/m³)
m=Massa (kg)
V=Volume (m³)
Exemplo:
Qual a massa de um corpo de volume 1m³, se este corpo é feito de ferro?
Dado: densidade do ferro=7,85g/cm³
Convertendo a densidade para o SI:
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro.
O termômetro mais comum é o de mercúrio, que consiste em um vidro graduado com um bulbo de paredes finas que é ligado a um tubo muito fino, chamado tubo capilar.
Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar. Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma temperatura.
A escala de cada termômetro corresponde a este valor de altura atingida.
Escala Celsius
É a escala usada no Brasil e na maior parte dos países, oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744). Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0 °C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100 °C).
Escala Fahrenheit
Outra escala bastante utilizada, principalmente nos países de língua inglesa, criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0 °F) e a temperatura do corpo humano (100 °F).
Em comparaçãocom a escala Celsius:
0 °C = 32 °F
100 °C = 212 °F
Escala Kelvin
Também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico inglês William Thompson (1824-1907), também conhecido como Lorde Kelvin. Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0 K) e é calculada apartir da escala Celsius.
Por convenção, não se usa "grau" para esta escala, ou seja 0 K, lê-se zero kelvin e não zero grau kelvin. Em comparação com a escala Celsius:
-273 °C = 0 K
0 °C = 273 K
100 °C = 373 K
TRANSMISSÃO DE CALOR
Em certas situações, mesmo não havendo o contato físico entre os corpos, é possível sentir que algo está mais quente. Como quando chega-se perto do fogo de uma lareira. Assim, concluímos que de alguma forma o calor emana desses corpos "mais quentes" podendo se propagar de diversas maneiras.
Como já vimos anteriormente, o fluxo de calor acontece no sentido da maior para a menor temperatura.
Este trânsito de energia térmica pode acontecer pelas seguintes maneiras:
condução;
convecção;
irradiação.
Fluxo de Calor
Para que um corpo seja aquecido, normalmente, usa-se uma fonte térmica de potência constante, ou seja, uma fonte capaz de fornecer uma quantidade de calor por unidade de tempo.
Definimos fluxo de calor (Φ) que a fonte fornece de maneira constante como o quociente entre a quantidade de calor (Q) e o intervalo de tempo de exposição (Δt):
Sendo a unidade adotada para fluxo de calor, no sistema internacional, o Watt (W), que corresponde a Joule por segundo, embora também sejam muito usada a unidade caloria/segundo (cal/s) e seus múltiplos: caloria/minuto (cal/min) e quilocaloria/segundo (kcal/s).
Exemplo:
Uma fonte de potência constante igual a 100W é utilizada para aumentar a temperatura 100g de mercúrio 30°C. Sendo o calor específico do mercúrio 0,033cal/g.°C e 1cal=4,186J, quanto tempo a fonte demora para realizar este aquecimento?
Aplicando a equação do fluxo de calor:
Condução Térmica
É a situação em que o calor se propaga através de um "condutor". Ou seja, apesar de não estar em contato direto com a fonte de calor um corpo pode ser modificar sua energia térmica se houver condução de calor por outro corpo, ou por outra parte do mesmo corpo.
Por exemplo, enquanto cozinha-se algo, se deixarmos uma colher encostada na panela, que está sobre o fogo, depois de um tempo ela esquentará também.
Este fenômeno acontece, pois, ao aquecermos a panela, suas moléculas começam a agitar-se mais, como a panela está em contato com a colher, as moléculas em agitação maior provocam uma agitação nas moléculas da colher, causando aumento de sua energia térmica, logo, o aquecimento dela.
Também é por este motivo que, apesar de apenas a parte inferior da panela estar diretamente em contato com o fogo, sua parte superior também esquenta.
Convecção Térmica
A convecção consiste no movimento dos fluidos, e é o princípio fundamental da compreensão do vento, por exemplo.
O ar que está nas planícies é aquecido pelo sol e pelo solo, assim ficando mais leve e subindo. Então as massas de ar que estão nas montanhas, e que está mais frio que o das planícies, toma o lugar vago pelo ar aquecido, e a massa aquecida se desloca até os lugares mais altos, onde resfriam. Estes movimentos causam, entre outros fenômenos naturais, o vento.
Formalmente, convecção é o fenômeno no qual o calor se propaga por meio do movimento de massas fluidas de densidades diferentes.
Irradiação Térmica
É a propagação de energia térmica que não necessita de um meio material para acontecer, pois o calor se propaga através de ondas eletromagnéticas.
Imagine um forno microondas. Este aparelho aquece os alimentos sem haver contato com eles, e ao contrário do forno à gás, não é necessário que ele aqueça o ar. Enquanto o alimento é aquecido há uma emissão de microondas que fazem sua energia térmica aumentar, aumentando a temperatura.
O corpo que emite a energia radiante é chamado emissor ou radiador e o corpo que recebe, o receptor.
PROPRIEDADES ONDULATORIAS DO SOM
Podemos classificar como uma onda qualquer perturbação ou vibração em um meio específico. As ondas produzem diversos movimentos, já que elas são formas de transmissão de energia (mecânica ou eletromagnética), como o movimento que ocorre quando lançamos uma pedra dentro de um rio.
Chamamos de Ondulatória a parte da Física que é responsável por estudar as características e propriedades em comum dos movimentos das ondas.
A onda não é capaz de originar-se sozinha, visto que ela apenas faz a transferência de energia cinética de uma fonte. Portanto, fonte é o objeto ou meio que pode criar uma onda.
As ondas podem ser classificadas segundo a natureza, o tipo de vibração e quanto à direção da propagação.
Quanto à natureza:
- Ondas mecânicas: Necessitam de um meio natural para propagar-se. Ex: ondas sonoras.
- Ondas eletromagnéticas: Não precisam de um meio natural para propagar-se. Ex: raio-x, ondas de rádio, luz, etc.
Quanto à direção de vibração:
- Ondas transversais: Vibram perpendicularmente à propagação. Ex: Ondas do mar, ondas em cordas.
- Ondas longitudinais: Vibram de acordo com a propagação. Ex: Ondas sonoras.
Quanto à direção de propagação:
- Unidimensionais: Propagam-se em apenas uma direção. Ex: onda de uma corda.
- Bidirecionais: Propagam-se em até duas direções. Ex: onda provocada pela queda de algum material na água.
- Tridimensionais: Propagam-se em todas as direções. Ex: ondas sonoras.
Características das ondas
- Frequência: Representa o grau de oscilação dos pontos do meio no qual a onda propaga-se. A frequência de uma onda é medida em Hz (hertz), que equivale a 1 segundo. Portanto, se a frequência é de 75 Hz, podemos afirmar que a onda oscila 75 vezes por segundo. Outro fator importante é que o valor da frequência sempre é igual ao valor da fonte.
- Período: É o tempo que a fonte precisa para gerar uma onda completa. Relacionando a frequência (f) com o período (T), temos a seguinte equação:
- Comprimento da onda: É o tamanho da onda. Esse comprimento pode ser medido de crista a crista (parte mais alta da onda), do início ao fim, ou de vale a vale (parte mais baixa da onda). A crista da onda é denominada pela letra grega lambda (λ).
- Velocidade: É a velocidade que a onda leva para propagar-se. Para calcular a velocidade, temos a seguinte equação:
- Amplitude: É a distância entre a parte mais baixa (vale) e a parte mais alta (crista) da onda, ou seja, a “altura” da onda.
MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA LUZ
Os diferentes meios materiais comportam-se de forma diferente ao serem atravessados pelos raios de luz, por isso são classificados em:
Meio transparente
É um meio óptico que permite a propagação regular da luz, ou seja, o observador vê um objeto com nitidez através do meio. Exemplos: ar, vidro comum, papel celofane, etc...
Meio translúcido
É um meio óptico que permite apenas uma propagação irregular da luz, ou seja, o observador vê o objeto através do meio, mas sem nitidez.
Meio opaco
É um meio óptico que não permite que a luz se propague, ou seja, não é possivel ver um objeto através do meio.
FENÔMENOS ÓPTICOS
Ao incidir sobre uma superfície que separa dois meios de propagação, a luz sofre algum, ou mais do que um, dos fenômenos a seguir:
Reflexão regular
A luz que incide na superfície e retorna ao mesmo meio, regularmente, ou seja, os raios incidentes e refletidos são paralelos. Ocorre em superfícies metálicas bem polidas, como espelhos.
Reflexão difusa
A luz que incide sobre a superfície volta ao mesmo meio, de forma irregular, ou seja, os raios incidentes são paralelos, mas os refletidos são irregulares. Ocorre em superfícies rugosas, e é responsável pela visibilidade dos objetos.
Refração
A luz incide e atravessa a superfície, continuando a se propagar no outro meio. Ambos os raios (incidentes e refratados) são paralelos, no entanto, os raios refratados seguem uma trajetória inclinada em relação aos incididos. Ocorre quando a superfíciesepara dois meios transparentes.
Absorção
A luz incide na superfície, no entanto não é refletida e nem refratada, sendo absorvida pelo corpo, e aquecendo-o. Ocorre em corpos de superfície escura.
Princípio da independência dos raios de luz
Quando os raios de luz se cruzam, estes seguem independentemente, cada um a sua trajetória.
Princípio da propagação retilínea da luz
Todo o raio de luz percorre trajetórias retilíneas em meios transparentes e homogêneos.
TIPOS DE REFLEXÃO E REFRAÇÃO
Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre uma superfície de separação entre dois meios.
Refração é o fenômeno que consiste no fato de a luz passar de um meio para outro diferente.
Durente uma reflexão são conservadas a frequência e a velocidade de propagação, enquanto durante a refração, apenas a frequência é mantida constante.
Reflexão e refração regular
Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície totalmente lisa, ou tranquila, desta forma, os feixes refletidos e refratados também serão cilíndricos, logo os raios de luz serão paralelos entre si.
Reflexão e refração difusa
Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície rugosa, ou agitada, fazendo com que os raios de luz refletidos e refratados tenham direção aleatória por todo o espaço.
Reflexão e refração seletiva
A luz branca que recebemos do sol, ou de lâmpadas fluorescentes, por exemplo, é policromática, ou seja, é formada por mais de uma luz monocromática, no caso do sol, as sete do arco-íris: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
Sendo assim, um objeto ao ser iluminado por luz branca "seleciona" no espectro solar as cores que vemos, e as refletem de forma difusa, sendo assim, vistas por nós.
Se um corpo é visto branco, é porque ele reflete todas as cores do espectro solar.
Se um corpo é visto vermelho, por exemplo, ele absorve todas as outras cores do espectro, refletindo apenas o vermelho.
Se um corpo é "visto" negro, é por que ele absorve todas as cores do espectro solar.
Chama-se filtro de luz a peça, normalmente acrílica, que deixa passar apenas um das cores do espectro solar, ou seja, um filtro vermelho, faz com que a única cor refratada de forma seletiva seja a vermelha.
ESPELHO PLANO
Um espelho plano é aquele em que a superfície de reflexão é totalmente plana.
Os espelhos planos têm utilidades bastante diversificadas, desde as domésticas até como componentes de sofisticados instrumentos ópticos.
Representa-se um espelho plano por:
As principais propriedades de um espelho plano são a simetria entre os pontos objeto e imagem e que a maior parte da reflexão que acontece é regular.
	Para saber mais...
Os espelhos geralmente são feitos de uma superfície metálica bem polida. É comum usar-se uma placa de vidro, onde se deposita uma fina camada de prata ou alumínio em uma das faces, tornando a outra um espelho.
Construção das imagens em um espelho plano
Para se determinar a imagem em um espelho plano, basta imaginarmos que o observador vê um objeto que parece estar atrás do espelho. Isto ocorre porque o prolongamento do raio refletido passa por um ponto imagem virtual (PIV), "atrás" do espelho.
Nos espelhos planos, o objeto e a respectiva imagem têm sempre naturezas opostas, ou seja, quando um é real o outro deve ser virtual. Portanto, para se obter geometricamente a imagem de um objeto pontual, basta traçar por ele, através do espelho, uma reta e marcar simétricamente o ponto imagem.
Translação de um espelho plano
Considerando a figura:
A parte superior do desenho mostra uma pessoa a uma distância  do espelho, logo a imagem aparece a uma distância  em relação ao espelho.
Na parte inferior da figura, o espelho é transladado para a direita, fazendo com que o observador esteja a uma distância  do espelho, fazendo com que a imagem seja deslocada x para a direita.
Pelo desenho podemos ver que:
Que pode ser reescrito como:
Mas pela figura, podemos ver que:
Logo:
Assim pode-se concluir que sempre que um espelho é transladado paralelamente a si mesmo, a imagem de um objeto fixo sofre translação no mesmo sentido do espelho, mas com comprimento equivalente ao dobro do comprimento da translação do espelho.
Se utilizarmos esta equação, e medirmos a sua taxa de variação em um intervalo de tempo, podemos escrever a velocidade de translação do espelho e da imagem da seguinta forma:
Ou seja, a velocidade de deslocamento da imagem é igual ao dobro da velocidade de deslocamento do espelho.
Quando o observador também se desloca, a velocidade ao ser considerada é a a velocidade relativa entre o observador e o espelho, ao invés da velocidade de translação do espelho, ou seja:
Associação de dois espelhos planos
Dois espelhos planos podem ser associados, com as superfícies refletoras se defrontando e formando um ângulo  entre si, com valores entre 0° e 180°.
Por razões de simetria, o ponto objeto e os pontos imagem ficam situados sobre uma circunferência.
Para se calcular o número de imagens que serão vistas na associação usa-se a fórmula:
Sendo  o ângulo formado entre os espelhos.
Por exemplo, quando os espelhos encontra-se perpendicularmente, ou seja =90°:
Portanto, nesta configuração são vistas 3 pontos imagem.
ESPELHOS ESFÉRICOS
Chamamos espelho esférico qualquer calota esférica que seja polida e possua alto poder de reflexão.
É fácil observar-se que a esfera da qual a calota acima faz parte tem duas faces, uma interna e outra externa. Quando a superfície refletiva considerada for a interna, o espelho é chamado côncavo. Já nos casos onde a face refletiva é a externa, o espelho é chamado convexo.
Reflexão da luz em espelhos esféricos
Assim como para espelhos planos, as duas leis da reflexão também são obedecidas nos espelhos esféricos, ou seja, os ângulos de incidência e reflexão são iguais, e os raios incididos, refletidos e a reta normal ao ponto incidido.
Aspectos geométricos dos espelhos esféricos
Para o estudo dos espelhos esféricos é útil o conhecimento dos elementos que os compõe, esquematizados na figura abaixo:
C é o centro da esfera;
V é o vértice da calota;
O eixo que passa pelo centro e pelo vértice da calota é chamado eixo principal.
As demais retas que cruzam o centro da esfera são chamadas eixos secundários.
O ângulo , que mede a distância angular entre os dois eixos secundários que cruzam os dois pontos mais externos da calota, é a abertura do espelho.
O raio da esfera R que origina a calota é chamado raios de curvatura do espelho.
Um sistema óptico que consegue conjugar a um ponto objeto, um único ponto como imagem é dito estigmático. Os espelhos esféricos normalmente não são estigmáticos, nem aplanéticos ou ortoscópicos, como os espelhos planos.
No entanto, espelhos esféricos só são estigmáticos para os raios que incidem próximos do seu vértice V e com uma pequena inclinação em relação ao eixo principal. Um espelho com essas propriedades é conhecido como espelho de Gauss.
Um espelho que não satisfaz as condições de Gauss (incidência próxima do vértice e pequena inclinação em relação ao eixo principal) é dito astigmático. Um espelho astigmático conjuga a um ponto uma imagem parecendo uma mancha.
Focos dos espelhos esféricos
Para os espelhos côncavos de Gauss, pode-se verificar que todos os raios luminosos que incidirem ao longo de uma direção paralela ao eixo secundário passam por (ou convergem para) um mesmo ponto F - o foco principal do espelho.
No caso dos espelhos convexos, a continuação do raio refletido é que passa pelo foco. Tudo se passa como se os raios refletidos se originassem do foco.
Determinação de imagens
Analisando objetos diante de um espelho esférico, em posição perpendicular ao eixo principal do espelho podemos chegar  a algumas conclusões importantes.
Um objeto pode ser real ou virtual. No caso dos espelhos, dizemos que o objeto é virtual se ele se encontra “atrás” doespelho. No caso de espelhos esféricos a imagem de um objeto pode ser maior, menor ou igual ao tamanho do objeto. A imagem pode ainda aparecer invertida em relação ao objeto. Se não houver sua inversão dizemos que ela é direita.
Equação fundamental dos espelhos esféricos
Dadas a distância focal e posição do objeto, é possível determinar analiticamente a posição da imagem através da equação de Gauss, que é expressa por:
CORRENTE ELÉTRICA
Ao se estudarem situações onde as partículas eletricamente carregadas deixam de estar em equilíbrio eletrostático passamos à situação onde há deslocamento destas cargas para um determinada direção e em um sentido, este deslocamento é o que chamamos corrente elétrica.
Estas correntes elétricas são responsáveis pela eletricidade considerada utilizável por nós.
Normalmente utiliza-se a corrente causada pela movimentação de elétrons em um condutor, mas também é possível haver corrente de íons positivos e negativos (em soluções eletrolíticas ou gases ionizados).
A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial elétrico (d.d.p./ tensão). E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico, ou seja, ao considerar uma carga A positiva e outra B, negativa, então há um campo orientado da carga A para B. Ao ligar-se um fio condutor entre as duas os elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas, lembrando que sinais opostos são atraídos.
Desta forma cria-se uma corrente elétrica no fio, com sentido oposto ao campo elétrico, e este é chamado sentido real da corrente elétrica. Embora seja convencionado que a corrente tenha o mesmo sentido do campo elétrico, o que não altera em nada seus efeitos (com exceção para o fenômeno chamado Efeito Hall), e este é chamado o sentido convencional da corrente.
Para calcular a intensidade da corrente elétrica (i) na secção transversal de um condutor se considera o módulo da carga que passa por ele em um intervalo de tempo, ou seja:
Considerando |Q|=n e
A unidade adotada para a intensidade da corrente no SI é o ampère (A), em homenagem ao físico francês Andre Marie Ampère, e designa coulomb por segundo (C/s).
Sendo alguns de seus múltiplos:
Para condutores sem dissipação, a intensidade da corrente elétrica é sempre igual, independente de sua secção transversal, esta propriedade é chamada continuidade da corrente elétrica.
Isto implica que se houver "opções de caminho" em um condutor, como por exemplo, uma bifurcação do fio, a corrente anterior a ela será igual à soma das correntes em cada parte desta bifurcação, ou seja:
Resistência Elétrica
Ao aplicar-se uma tensão U, em um condutor qualquer se estabelece nele uma corrente elétrica de intensidade i. Para a maior parte dos condutores estas duas grandezas são diretamente proporcionais, ou seja, conforme uma aumenta o mesmo ocorre à outra.
Desta forma:
A esta constante chama-se resistência elétrica do condutor (R), que depende de fatores como a natureza do material. Quando esta proporcionalidade é mantida de forma linear, chamamos o condutor de ôhmico, tendo seu valor dado por:
Sendo R constante, conforme enuncia a 1ª Lei de Ohm: Para condutores ôhmicos a intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão (ddp) aplicada em seus terminais.
A resistência elétrica também pode ser caracterizada como a "dificuldade" encontrada para que haja passagem de corrente elétrica por um condutor submetido a uma determinada tensão. No SI a unidade adotada para esta grandeza é o ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm.
Pode-se também definir uma grandeza chamada Condutância elétrica (G), como a facilidade que uma corrente tem em passar por um condutor submetido à determinada tensão, ou seja, este é igual ao inverso da resistência:
E sua unidade, adotada pelo SI é o siemens (S), onde:
RESISTORES
São peças utilizadas em circuitos elétricos que tem como principal função converter energia elétrica em energia térmica, ou seja, são usados como aquecedores ou como dissipadores de eletricidade.
Alguns exemplos de resistores utilizados no nosso cotidiano são: o filamento de uma lâmpada incandescente, o aquecedor de um chuveiro elétrico, os filamentos que são aquecidos em uma estufa, entre outros.
Em circuitos elétricos teóricos costuma-se considerar toda a resistência encontrada proveniente de resistores, ou seja, são consideradas as ligações entre eles como condutores ideais (que não apresentam resistência), e utilizam-se as representações:
Associação de Resistores
Em um circuito é possível organizar conjuntos de resistores interligados, chamada associação de resistores. O comportamento desta associação varia conforme a ligação entre os resistores, sendo seus possíveis tipos: em série, em paraleloe mista.
Associação em Série
Associar resistores em série significa ligá-los em um único trajeto, ou seja:
Como existe apenas um caminho para a passagem da corrente elétrica esta é mantida por toda a extensão do circuito. Já a diferença de potencial entre cada resistor irá variar conforme a resistência deste, para que seja obedecida a 1ª Lei de Ohm, assim:
Esta relação também pode ser obtida pela análise do circuito:
Sendo assim a diferença de potencial entre os pontos inicial e final do circuito é igual à:
Analisando esta expressão, já que a tensão total e a intensidade da corrente são mantidas, é possível concluir que a resistência total é:
Ou seja, um modo de se resumir e lembrar-se das propriedades de um circuito em série é:
	Tensão (ddp) (U)
	se divide
	Intensidade da corrente (i)
	se conserva
	Resistência total (R)
	soma algébrica das resistência em cada resistor.
Associação em Paralelo
Ligar um resistor em paralelo significa basicamente dividir a mesma fonte de corrente, de modo que a ddp em cada ponto seja conservada. Ou seja:
Usualmente as ligações em paralelo são representadas por:
Como mostra a figura, a intensidade total de corrente do circuito é igual à soma das intensidades medidas sobre cada resistor, ou seja:
Pela 1ª lei de ohm:
E por esta expressão, já que a intensidade da corrente e a tensão são mantidas, podemos concluir que a resistência total em um circuito em paralelo é dada por:
Associação Mista
Uma associação mista consiste em uma combinação, em um mesmo circuito, de associações em série e em paralelo, como por exemplo:
Em cada parte do circuito, a tensão (U) e intensidade da corrente serão calculadas com base no que se conhece sobre circuitos série e paralelos, e para facilitar estes cálculos pode-se reduzir ou redesenhar os circuitos, utilizando resistores resultantes para cada parte, ou seja:
Sendo:
ELETROMAGNETISMO
Eletromagnetismo é o ramo da física que estuda a relação entre as forças da eletricidade e do magnetismo como um fenômeno único. Ele é explicado pelo campo magnético.
Michael Faraday (1791-1867) descobriu os efeitos elétricos produzidos pelo magnetismo. Através desses efeitos, chamados de indução eletromagnética, ele explicou a natureza e as propriedades dos campos magnéticos.
Faraday explicou que o campo magnético é produzido pelas cargas elétricas geradas a partir do atrito entre os corpos que, por sua vez, sofrem atração ou repulsão.
A ligação de um campo elétrico com um campo magnético produzem um campo eletromagnético
É o mesmo que dizer que é possível gerar energia movimentando um ímã próximo a um indutor ou um condutor. Esse movimento faz com que os elétrons se movimentem, resultando em tensão elétrica, ou energia eletromagnética.
Isso acontece em decorrência da polaridade existente à matéria de qualquer corpo: carga positiva (próton), carga negativa (elétron) e carga neutra (nêutron).
O local onde essa força está concentrada é chamado de campo elétrico.
A força das cargas elétricas é calculada através da Lei de Coulomb. Além dessa lei, o entendimento acerca do campo magnético desencadeou muitas descobertas referentes à eletricidade.
Masfoi James Clark Maxwell (1831-1879) que conseguiu reunir o conhecimento existente acerca da eletricidade e do magnetismo.
Maxwell estudou o efeito de forma inversa àquela apresentada por Faraday. Assim, mostrando a variação do campo elétrico sob o campo magnético, propôs 4 equações, as chamadas equações de Maxwell, que estão inseridas no conceito de eletromagnetismo clássico.
O físico escocês mostrou a existência dos campos eletromagnéticos. Trata-se da concentração de cargas elétricas e magnéticas, as quais movimentam-se como ondas. Por esse motivo, são chamadas de ondas eletromagnéticas e propagam-se à velocidade da luz. A luz é um exemplo de onda eletromagnética!
O micro-ondas, o rádio e os aparelhos utilizados nos exames de radiografia são outros exemplos da presença das ondas eletromagnéticas.