Café Científico

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 14 Dec 2020 15:32:00 +0000

DESAFIO ODS

ODS 12 - Consumo e Produção Responsáveis

EMPRESA - BELLA FLOR

A Bella Flor é uma representante de vendas da Natura, companhia brasileira atuante no setor de cosméticos. A história da instituição começa na década de 90, com a iniciativa de Mariangela Homma em tornar-se uma consultora de cosméticos. Com o passar do tempo, toda experiência adquirida propiciou a oportunidade de crescimento que se fez presente na inauguração da loja, que atualmente possui 4 colaboradores.

OBJETIVO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL: ODS 12 - Consumo e Produção Responsáveis

Para alcançar as metas deste ODS, a mudança nos padrões de consumo e produção se configuram como medidas indispensáveis na redução da pegada ecológica e são a base do desenvolvimento econômico e social sustentável. Neste sentido, há a promoção da eficiência do uso de recursos energéticos e naturais. Além disso, o objetivo prioriza a informação e a gestão coordenada como pontos chave de ferramentas.

A loja seria inteiramente afetada, cabendo mudanças estruturais que visam o reaproveitamento de água e diminuição do consumo de energia elétrica dentro dos padrões estabelecidos pela Natura. Ademais, a parceria franqueado e franquia seria estreitada para uma colaboração que visasse a prática da logística reversa, por exemplo, para contribuir com a diminuição do impacto ambiental gerado pelo descarte inadequado de produtos pós-uso, coletando as embalagens vazias dentro da própria loja, evitando descartes incorretos e garantindo que o resíduo seja processado e passe pela transformação correta.

AS CARACTERÍSTICAS DA BELLA FLOR QUANTO À ODS 12

Por pertencer a uma rede de franquias, a Bella Flor sofre o engessamento das ações de consumo e produção sustentáveis passíveis à aplicação pela unidade, como o design do local e fornecedores fixos de produtos e embalagens, que é a dificuldade encontrada. Ainda sobre as mudanças estruturais, por característica e exigência da franquia a loja deve ser mantida a uma

temperatura de 23ºC, o que demanda um elevado custo energético para se atender. Mesmo assim, foram identificadas áreas oportunas à otimização, as quais não interferem nas normas impostas aos franqueados.

Quanto ao consumo, dentre as áreas identificadas sujeitas à melhoria, as mais efetivas e cabíveis à loja estão concentradas no contexto energético e na compra de insumos e consumos internos para manter a loja funcionando, visando a sustentabilidade do comércio a longo prazo.

Já quanto à produção, por se tratar de um retail, não existe manufatura própria no ambiente analisado; porém, de forma análoga, foram constatados pontos cuja melhoria pode ser praticada mesmo dentre as limitações presentes. Nessa área, destacamos a utilização de iniciativas de fidelizar o cliente e estimular o consumo responsável com o retorno da embalagem ao ponto de venda e troca por algum benefício como descontos em produtos ou pequenos brindes.

Atualmente, a empresa já realiza medidas que visam a produção responsável, como a divulgação e promoção de seus produtos apenas na mídia digital, evitando o consumo de mídias físicas, que costumam causar mais efeitos danosos ao meio ambiente e são descartados incorretamente pelos clientes.

INICIATIVAS PARA IMPLEMENTAÇÃO

Como a franquia permite certa flexibilidade na opção de frascos para certos produtos de sua linha, é proposto revenda de refil de embalagens com intuito de oferecer um volume maior para recargas futuras dos frascos originais.

As franquias da Natura seguem um caminho sustentável, todavia seria possível também a implementação de políticas que busquem o zero-waste, definido como um plano que busca a redução de consumo de material, reuso e reciclagem (Allen et al., 2012). Isso possibilitaria que o estabelecimento ficasse livre de embalagens, exigindo que os clientes tragam seus próprios materiais de embalagem reciclados, já que a empresa ainda utiliza embalagens de papel.

Referente ao uso de água, mesmo este sendo baixo, com análises das contas da empresa, é viável a instalação de calhas

interligadas a um sistema de bombeamento implicando a coleta e armazenamento da água da chuva que será utilizada para a higiene do estabelecimento.

Para contornar o problema do ar condicionado e reduzir sua utilização, porém ainda mantendo o padrão de temperatura, é necessário a instalação de recursos que atuem no isolamento térmico, sendo esses:

Aplicação de película de proteção solar na vitrine;
Revestimento do telhado em manta térmica;
Substituição da telha de aço do estoque por telha em material cerâmico.

Quanto à iluminação, no interior da loja existem limitações à padronização imposta. Entretanto, na área externa foi identificado um ponto factível à mudanças: o refletor holofote responsável pela iluminação da fachada. Este tipo de equipamento de iluminação é conectado à rede elétrica, aumentando o consumo de energia. É aconselhado à substituição do aparelho por um refletor solar 100% alimentado por energia solar, que possui um pequeno painel fotovoltaico, sendo um produto de baixo custo.

Todas estas ações permitiriam, além da otimização de recursos da loja, a atração de “consumidores verdes”, os quais, segundo Fátima Portilho (2005), incluem a variável ambiental em suas decisões de consumo.

REFERÊNCIAS
ALLEN, C. et al. On the road to Zero Waste: successes and lessons from around the world. Berkeley: Gaia, June 2012.

PORTILHO, F. Consumo sustentável: limites e possibilidades de ambientalização e politização das práticas de consumo. Cadernos Ebape, Rio de janeiro, v. 3, n. 3, maio 2005. Disponível em: <https://doi.org/10.1590/S1679-39512005000300005>. Acesso em: 8 dez. 2020.

#17 - Hidrostática

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Tue, 02 Oct 2018 00:37:00 +0000

Hidrostática é uma área da física que estuda os líquidos que estão em equilíbrio estático.Esse ramo envolve diversos conceitos como a densidade, a pressão, o volume e a força empuxo.

Pressão

Pressão é a força por unidade de área. Considere-se uma superfície de área A, sobre a qual se aplica uma força de valor F, perpendicular à superfície e uniformemente distribuída.

Exemplo:

A bexiga na cama de espinhos deve precisar de muito mais força para estourar que a com o espinho solitário. Porque?

Enquanto que a força aplicada nas bexigas era a mesma, a pressão na bexiga onde toda a força era divida numa pequena área de um único espinho era muito maior.

Pressão = Força / Área

A mesma força quando aplicada na bexiga na cama de espinhos, era divida em todos os pontos de modo que cada espinho fazia uma pressão menor bexiga, e assim ela não estourava tão facilmente.

O mesmo conceito é razão pela qual pessoas usam calçados como de raquetes na neve para dividir seu peso na área, e também tem a ver com a capacidade de uma agulha de perfurar a pele, quando a mesma força aplicada com outro objeto, mesmo do mesmo material, não tem o mesmo efeito. Tal princípio é causa do formato pontiagudo de pontas de espadas, facas com laminas finas, além de flechas e lanças e mesmo balas pontiagudas.

É também a razão pela qual, quando em um lago gelo fino, se deve deitar para evitar quebra-lo, evitando concentrar o peso numa única área, evitando que a pressão quebre o gelo.

Lembre-se: Quanto maior a área em que a força é divida, menor é a pressão que ela exerce.

Densidade

A densidade determina a concentração de matéria num determinado volume.Para calcular a densidade utiliza-se a seguinte fórmula:

d = m/v

sendo,

d: densidade

m: massa
v: volume

No SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de densidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m³). No entanto, os mais utilizados são g/cm³ e o g/mL, lembrando que 1 cm³ equivale a 1 mL.

Pressão Hidrostática

Pressão Hidrostática é a pressão da coluna d'água acima do ponto referente.

Ela determina a pressão que exercem os fluidos sobre outros.

Como exemplo, podemos pensar na pressão que sentimos quando estamos nadando. Assim, quanto mais fundo mergulharmos, maior será a pressão hidrostática.

Esse conceito está intimamente relacionado com a densidade do fluido e a aceleração da gravidade.

Onde,

Pr: pressão hidrostática
d: densidade do líquido
h: altura do líquido no recipiente
g: aceleração da gravidade

Pressão Atmosférica

Pressão atmosférica é a pressão que o ar da atmosférica exerce sobre a superfície do planeta. Essa pressão pode mudar de acordo com a variação de altitude, ou seja, quanto maior a altitude menor a pressão e, consequentemente, quanto menor a altitude maior a pressão exercida pelo ar na superfície terrestre.

Torricelli interpretou essa experiência dizendo que o que mantinha a coluna de mercúrio nesta altura era a pressão atmosférica.

A coluna de 76 cm só é obtida no nível do mar, pois quando a altitude varia a pressão atmosférica também varia como citado anteriormente.

Com essa experiência defini-se que ao nível do mar 1 atm (uma atmosfera) é a pressão equivalente a exercida por uma coluna de 76cm de mercúrio, onde g = 9,8 m/s², portanto:

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1,01.105 Pa

Teorema de Stevin

O Teorema de Stevin é a Lei Fundamental da Hidrostática, a qual relaciona a variação das pressões atmosféricas e dos líquidos.

Assim, o Teorema de Stevin determina a variação da pressão hidrostática que ocorre nos fluidos, sendo descrito pelo enunciado:

Esse postulado, proposto pelo físico e matemático flamengo, Simon Stevin (1548-1620), contribuiu demasiado para o avanço dos estudos sobre hidrostática.

A despeito de sugerir uma teoria que focasse no deslocamento dos corpos nos fluidos, Stevin propôs o conceito de “Paradoxo Hidrostático”, donde a pressão de um líquido independe da forma do recipiente, de modo que dependerá, tão somente, da altura da coluna líquida no recipiente.

Dessa forma, o Teorema de Stevin é representado pela seguinte expressão:

Consequências :

Pontos na mesma linha horizontal tem pressões iguais, para um mesmo liquido;
Pressão aumenta com a profundidade;
Não depende da forma do recipiente.

Exemplo: Um tanque contendo 5000 litros de água tem 2,0 metros de comprimento e 1,0 metros de largura. Sendo g =10 m/s² qual a pressão no fundo do tanque ?

Temos o volume:

V = 5000L = 5m³
Logo a altura será:
5 = 1*2*h
h = 2,5m
Aplicando a lei de Stevin( no SI, densidade da água 1000kg/m³ ):
P = d*g*h
P = 1000*10*2,5
P = 2,5 * 10^4 Pa (N/m²)

Porém o exercício deseja a pressão total, não somente a hidrostática, sendo assim soma-se com a pressão atmosférica :
P= Patm + d*g*h

P= 1*10^5 + 0,25*10^5
P=1,25*10^5 Pa

Líquidos não miscíveis em equilíbrio

Na figura acima temos um tubo em forma de U que contém dois líquidos diferentes, o líquido A e o líquido B, que não se misturam, isto é, são miscíveis. Vamos considerar as pressões p₁ e p₂ nos pontos 1 e 2, localizadas em um mesmo nível horizontal que passa pela superfície de separação entre os líquidos A e B.

Sendo pontos do mesmo líquido (A) em repouso, da primeira consequência da lei de Stevin, podemos dizer que ambas as pressões são iguais, isto é:

P₁ = P₂

Se novamente aplicarmos a Lei de Stevin, poderemos encontrar o valor de p₁ e p₂, sendo assim, temos:

p₁=p₀+ρ_A.g.h_A

p₂=p₀+ρ_B.g.h_B

Em que, nas equações acima, p₀ é a pressão atmosférica e h_A e h_B são as alturas das superfícies livres dos líquidos A e B em relação aos pontos 1 e 2, isto é, em relação a reta horizontal que passa pela superfície de separação entre os dois líquidos.

Se igualarmos as duas equações p₁ e p₂, obteremos:

p₀+ρ_A.g.h_A= p₀+ρ_B.g.h_B

ρ_A.h_A= ρ_B.h_B

De acordo com a equação acima, e também tomando como base a figura acima, podemos dizer que ρ_A.<h_B e h_A>ρ_B.

Princípio de Arquimedes

Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto à este campo, aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo.

Assim:

onde:

=Empuxo (N)

=Densidade do fluido (kg/m³)

=Volume do fluido deslocado (m³)

g=Aceleração da gravidade (m/s²)

Empuxo : Trata-se da Força que surge em todo objeto mergulhado em um fluído. Ele corresponde ao peso do volume do liquido deslocado pelo corpo.

Exemplo:

Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56g/cm³. Dentro do líquido encontra-se um corpo de volume 1000cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? Dado g=10m/s²

Princípio de Pascal

Se um líquido sofrer um acréscimo de pressão, todos os pontos do líquido sofrerão acréscimos.

#16 - Momento de uma Força (Torque)

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 17 Sep 2018 01:26:00 +0000

É a medida de quanto uma força que age em um objeto faz com que ele gire.

Momento:

Quando temos um corpo sujeito à ação de forças de resultante não nula, o corpo pode adquirir tanto movimento de rotação quanto movimento de translação, isso ocorrendo ao mesmo tempo. Sendo assim, podemos definir o momento de uma força como sendo uma grandeza associada ao fato de uma força fazer com que um corpo (ou objeto) gire.

Vamos considerar a figura acima, onde o objeto está sujeito à ação de duas forças. O ponto P na figura é chamado de polo e foi determinado aleatoriamente. Definimos momento de uma força em relação a um polo como sendo o produto da força (em módulo, isto é, considerando o valor positivo independentemente se o objeto gira no sentido horário ou anti-horário) pela distância entre o polo e o ponto de aplicação da força (ou linha de ação da força aplicada).

O sinal adotado associa-se ao momento de cada força a fim de identificar se a força provoca no corpo um giro (rotação) no sentido horário ou no sentido anti-horário. Sendo assim, tomando como base a figura acima, vemos que a linha de ação de F₁ está a uma distância d₁ do polo e a linha de ação de F₂ está a uma distância d₂ do polo. Definimos o momento das forças F₁ e F₂ da seguinte maneira:

M₁=+F₁.d₁ e M₂=-F₂.d₂

Na situação descrita usamos o sinal positivo para a tendência que o objeto tem de girar no sentido anti-horário e o sinal negativo é usado para representar que o objeto tende a girar no sentido horário. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida que caracteriza o momento de uma força é newton x metro (N.m).

F – newton (N)
d – metro (m)
M – newton x metro – N.m

Momento resultante

O momento resultante em relação a um determinado polo é igual à soma algébrica dos momentos de todas as forças aplicadas no objeto, em relação ao mesmo polo.

M_R= M_F1+ M_F2+⋯+ M_FN

#15 - Força Centrípeta

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Thu, 23 Aug 2018 20:13:00 +0000

Sabendo que em um movimento circular existe uma aceleração e sendo dada a massa do corpo, podemos, pela 2ª Lei de Newton, calcular uma força que assim como a aceleração centrípeta, aponta para o centro da trajetória circular.

A esta força damos o nome: Força Centrípeta. Sem ela, um corpo não poderia executar um movimento circular.

Sendo assim podemos defini-la pela seguinte equação :

Exemplos:

1-Um carro percorre uma curva de raio 100m, com velocidade 20m/s. Sendo a massa do carro 800kg, qual é a intensidade da força centrípeta?

2-Determine a força centrípeta descrita por uma montanha russa com massa de 1000 kg e aceleração centrípeta de 200 m/s2.

Utilizando a fórmula da Segunda Lei de Newton:

Fc = m.a

Fc = 1000.200

Fc = 200.000 N

Logo, a força centrípeta é de 200.000 N (ou 2.105).

3-Na estrada um caminhão descreve uma trajetória circular com aceleração centrípeta de 2 m/s². Sendo o raio da pista de 1800 m, calcule a velocidade do veículo.

Utilizando a fórmula da aceleração centrípeta, podemos calcular a velocidade do veículo durante a trajetória circular:

ac = v²/r

2 = v²/1800

2.1800 = v²

v² = 3600 m/s

v = √3600

v = 60 m/s

Portanto, a velocidade do caminhão na curva é de 60 m/s.

4-Um carro percorre uma pista horizontal circular de raio 100m. O coeficiente de atrito entre os pneus e o chão vale 0,4. Calcule a maior velocidade possível para o veículo executar a curva sem derrapar. (g=10m/s²)

As forças que atuam são peso, normal e atrito.

A força peso é igual a normal e a força de atrito é a força resultante (centrípeta).

substituindo N = mg temos

A maior velocidade que permite executar a curva é de 20m/s = 72 km/h.

Essa velocidade é a limite. Assim o veículo deve fazer a curva com uma velocidade menor do que esse valor para não derrapar.

5-Em um globo da morte um motociclista pretende completar uma volta na vertical sem cair. Calcule a mínima velocidade que permite ao motociclista completar uma volta em um globo da morte de 3,6 m de raio. (g=10m/s²)

No ponto mais alto as forças que atuam na vertical são o peso e a normal.

A soma do peso com a normal fará a resultante (centrípeta).

Na situação limite, não haverá contato da moto com o globo. A normal assumirá o valor zero.

Essa equação é a solução para qualquer problema semelhante (carrinho de montanha russa fazendo looping, giro de um balde sem deixar a água cair, etc)

Para o problema da moto, substituindo os valores:

Essa velocidade é a limite. Assim o veículo deve fazer a curva com uma velocidade maior do que esse valor.

#14 - Aceleração Vetorial

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Thu, 23 Aug 2018 19:56:00 +0000

O vetor Aceleração pode ser decomposto para duas direções, o que chamamos de aceleração centrípeta e aceleração tangencial conforme a figura acima.

Aceleração Tangencial ( at )

Acelera ou retarda o movimento

Não altera a trajetória

Pode ou não ter em curvas

Aceleração Centrípeta (acp)

Não acelera o movimento, apenas altera a trajetória
Só existe em curvas

Sendo assim podemos tirar as relações a seguir:

#13 - Movimento Circular Uniforme (MCU)

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Thu, 23 Aug 2018 01:58:00 +0000

Período ( T ): Tempo para dar uma volta completa .

Frequência (f): Quantidade de voltas por segundo.

Casos Especiais

Exemplos :

(Unicamp) Anemômetros são instrumentos usados para medir a velocidade do vento. A sua construção mais conhecida é a proposta por Robinson em 1846, que consiste em um rotor com quatro conchas hemisféricas presas por hastes, conforme figura abaixo. Em um anemômetro de Robinson ideal, a velocidade do vento é dada pela velocidade linear das conchas. Um anemômetro em que a distância entre as conchas e o centro de rotação é r=25 cm, em um dia cuja velocidade do vento é v=18 km/h, teria uma frequência de rotação de

Se necessário, considere π = 3.

a) 3 rpm.

b) 200 rpm.

c) 720 rpm.

d) 1200 rpm.

Letra B

Por meio da relação entre velocidade angular e velocidade linear e sabendo que a velocidade angular pode ser definida em função da frequência, podemos escrever:

Sabendo que a velocidade é de 5 m/s (18 km/h) e que o raio do aparelho possui 0,25 m, temos:

(Fuvest) Uma estação espacial foi projetada com formato cilíndrico, de raio R igual a 100 m, como ilustra a figura abaixo. Para simular o efeito gravitacional e permitir que as pessoas caminhem na parte interna da casca cilíndrica, a estação gira em torno de seu eixo, com velocidade angular constante ω. As pessoas terão sensação de peso, como se estivessem na Terra, se a velocidade ω for de, aproximadamente:

a) 0,1 rad/s

b) 0,3 rad/s

c) 1 rad/s

d) 3 rad/s

e) 10 rad/s

Note e adote:

A aceleração gravitacional na superfície da Terra é g = 10 m/s².

Letra B

A sensação de peso existirá se a força peso (P) atuar como força centrípeta (F_CP).

Uma roda d’água efetua 8 voltas em 25 segundos. Sabendo que o raio da roda d’água é de 0,5 m e utilizando π = 3, determine a velocidade linear da roda em m/s.

a) 0,96 m/s

b) 0,85 m/s

c) 0,20 m/s

d) 0,50 m/s

e) 0,55 m/s

Letra A

A frequência da roda d'água é a razão do número de voltas pelo intervalo de tempo.

A velocidade linear é definida por meio de sua relação com a velocidade angular.

#12 - Colisões ou choques

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Wed, 08 Aug 2018 08:52:00 +0000

Imagine uma partida de sinuca na qual uma bola é atirada contra outras bolas gerando colisões. Nessas colisões podem ocorrer diversas situações, como, por exemplo, uma bola para e outra segue em movimento, uma bola segue atrás da outra, uma bola segue adiante e outra volta.
Vamos agora analisar as colisões entre dois corpos, mas vamos dar maior atenção às colisões que ocorrem numa única direção, ou seja, unidirecionais.

Colisões unidirecionais frontais

Consideremos uma colisão central e frontal de dois corpos, A e B, com movimentos na direção horizontal e apoiados numa superfície plana e horizontal.

Antes do choque:

Depois do choque:

Durante uma colisão de dois corpos, as forças externas são desprezadas se comparadas às internas, portanto, o sistema pode ser sempre considerado mecanicamente isolado:

Obs.: As velocidades devem ser colocadas na equação dada com seus respectivos sinais. No nosso exemplo, se a orientação da trajetória for para a direita, temos V_A > 0, V_B < 0, V’_A> 0 e V’_B > 0.

Coeficiente de restituição

Antes do choque (colisão), os corpos A e B se aproximam com velocidade V_ap (velocidade de aproximação).

V_ap= V_A - V_B

Após o choque, os corpos A e B se afastam com velocidade V_af (velocidade de afastamento).

V_af = V’_B – V’_A

O coeficiente de restituição (e) de um choque é definido pela razão entre as velocidades de afastamento e velocidade de aproximação.

Tipos de choques

- Choque perfeitamente elástico – assim denominamos as colisões em que as forças agentes na fase de interação são exclusivamente elásticas e, portanto, conservativas. Nesse tipo de colisão, toda a energia cinética consumida na etapa de deformação reaparece na fase de restituição. O coeficiente de restituição é, portanto, 100%, isto é, igual a 1.

|v_afast |=| v_aprox | ⇒ e=1
E_{c i}= E_{c f}

- Choque parcialmente elástico – colisão em que, além das forças elásticas, forças dissipativas oriundas de atritos internos agem na fase de interação. Parte da energia cinética consumida na deformação dos corpos é dissipada como energia térmica. A maioria das colisões do mundo macroscópico é desse tipo.

|v_afast |<| v_aprox | ⇒ 0 E_{c i}> E_{c f}

- Choque inelástico – toda energia cinética consumida na deformação é perdida em outras formas de energia como a térmica e a sonora. Dessa forma, não ocorre restituição (e = 0), portanto os corpos seguem juntos com a mesma velocidade. Assim, temos:

|v_afast |=0⇒ e=0
E_{c i}>>> _{Ec f}

Resumindo, temos:

#11 - Quantidade de Movimento

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Tue, 31 Jul 2018 03:44:00 +0000

Se observarmos uma partida de bilhar, veremos que uma bolinha transfere seu movimento totalmente ou parcialmente para outra. A grandeza física que torna possível estudar estas transferências de movimento é a quantidade de movimento linear , também conhecido como quantidade de movimento ou momentum linear.

A quantidade de movimento relaciona a massa de um corpo com sua velocidade:

Como características da quantidade de movimento temos:

Módulo:
Direção: a mesma da velocidade.
Sentido: a mesma da velocidade.
Unidade no SI: kg.m/s.

Exemplo:

Qual a quantidade de movimento de um corpo de massa 2kg a uma velocidade de 1m/s?

Impulso

O impulso é uma grandeza física que estuda a interação de uma força aplicada a um corpo com o tempo de aplicação. A aplicação do impulso determina a variação da quantidade de movimento (Teorema do Impulso).

Para uma força de módulo constante agindo em um intervalo de tempo o impulso é:

Teorema do Impulso

Considerando a 2ª Lei de Newton:

E utilizando-a no intervalo do tempo de interação:

mas sabemos que: , logo:

Como vimos:

então:

Exemplo:

Quanto tempo deve agir uma força de intensidade 100N sobre um corpo de massa igual a 20kg, para que sua velocidade passe de 5m/s para 15m/s?

Conservação da Quantidade de Movimento

Assim como a energia mecânica, a quantidade de movimento também é mantida quando não há forças dissipativas, ou seja, o sistema é conservativo, fechado ou mecanicamente isolado.

Um sistema é conservativo se:

Então, se o sistema é conservativo temos:

Como a massa de um corpo, ou mesmo de um sistema, dificilmente varia, o que sofre alteração é a velocidade deles.

Exemplo:

Um corpo de massa 4kg, se desloca com velocidade constante igual a 10m/s. Um outro corpo de massa 5kg é lançado com velocidade constante de 20m/s em direção ao outro bloco. Quando os dois se chocarem ficarão presos por um velcro colocado em suas extremidades. Qual será a velocidade que os corpos unidos terão?

#10 - Potência

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 30 Jul 2018 10:14:00 +0000

É o quanto de Energia (∆E ou 𝝉) transformada por unidade de tempo.
Ex: Chuveiro , motor de carro, etc.

Quanto mais converter energia em uma quantidade de tempo, mais potente é o motor / maquina .

Dois carros saem da praia em direção a serra (h=600m). Um dos carros realiza a viagem em 1hora, o outro demora 2horas para chegar. Qual dos carros realizou maior trabalho?

Nenhum dos dois. O Trabalho foi exatamente o mesmo. Entretanto, o carro que andou mais rápido desenvolveu uma Potência maior.

A unidade de potência no SI é o watt (W).

Além do watt, usa-se com frequência as unidades:

1kW (1 quilowatt) = 1000W

1MW (1 megawatt) = 1000000W = 1000kW

1cv (1 cavalo-vapor) = 735W

1HP (1 horse-power) = 746W

Vamos considerar um caso particular em que uma força constante atua num corpo durante um intervalo de tempo Δt, em que o deslocamento é , como mostra a figura acima. A potência média da força nesse intervalo de tempo é:

Na fórmula, vm é o módulo da velocidade média. Se usássemos cálculo diferencial, poderíamos mostrar que a fórmula pode ser estendida para valores instantâneos. A figura abaixo nos mostra o instante em que a força forma um ângulo Ө com a velocidade, nesse caso a potência é dada por:

P = F . v . cosӨ

No caso particular em que a força é paralela à velocidade, isto é, Ө = 0° e cos 0º = 1, temos que a potência calculada é:

P = F . v

Rendimento

Em nosso dia a dia é muito comum falarmos em rendimento, seja na escola, no trabalho ou até mesmo quando queremos saber quantos quilômetros um automóvel faz com um litro de combustível. No estudo de Física, a noção de rendimento está ligada à energia e potência.

Todas as vezes que uma máquina realiza um trabalho, parte de sua energia total é dissipada, seja por motivos de falha ou até mesmo devido ao atrito.

Consideramos então que :

Pt = Pu + Pd

Pt: Potência Total

Pu: Potência Util

Pd: Potência Dissipada

Desse modo, toda máquina possui um rendimento (η), que é o quociente entre a potência útil (ou seja, utilizada na realização da tarefa) e a potência total. Por definição temos:

Por se tratar de um quociente de grandezas de mesma unidade, rendimento é uma grandeza adimensional, ou seja, ele não possui unidade. Rendimento é expresso em porcentagem e ele é sempre menor que um e maior que zero 0< η<1.

#09 - Trabalho ( 𝝉 )

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 30 Jul 2018 08:19:00 +0000

Na Física, o termo trabalho é utilizado quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou seja, o Trabalho Mecânico. Desta forma podemos fazer a seguinte pergunta : Quando tem trabalho? Tem-se trabalho quando uma força aplicada em um corpo produz um deslocamento.

Relação:

Força
Deslocamento

"Trabalho é energia" : Gastar energia

Medida : joule (J)

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:

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 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:

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:

Exemplos:

1-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?

2-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

#08 - Energia Mecânica

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 30 Jul 2018 07:37:00 +0000

A energia mecânica é a energia produzida pelo trabalho de um corpo que pode ser transferida entre os corpos.

Em outras palavras, a energia mecânica corresponde a soma da energia cinética (Ec), produzida pelo movimento dos corpos, com a energia potencial elástica (Epe) ou gravitacional (Epg), produzida por meio da interação dos corpos relacionada com a posição dos mesmos.

Para exemplificar, pensemos num objeto lançado de determinada distância do solo que possui energia cinética, uma vez que está em movimento e adquire velocidade; e energia potencial gravitacional, mediada pela força da gravidade que age sobre o objeto.

A energia mecânica (Em) corresponde a resultante de ambas energias. Vale lembrar que de acordo com o SI (Sistema Internacional) a unidade de medida da energia mecânica é o Joule (J).

Fórmula da Energia Mecânica

Para calcular a energia mecânica utiliza-se a fórmula abaixo:

Em = Ec + Ep

Onde:

Em: energia mecânica
Ec: energia cinética
Ep: energia potencial

Sendo assim, vale lembrar que as equações para calcular as energias cinética e potencial são:

Energia Cinética: Ec = mv²/2

Onde:

Ec: energia cinética
m: massa (Kg)
v: velocidade (m/s²)

Energia potencial elástica: Epe = kx²/2

Energia potencial gravitacional: Epg = m. g. h

Onde:

Epe: Energia potencial elástica
Epg: Energia potencial gravitacional
K: Constante elástica
m: massa (Kg)
g: aceleração da gravidade de aproximadamente 10m/s²
h: altura (m)

Princípio da Conservação da Energia Mecânica

Quando a energia mecânica advém de um sistema isolado (naquele em que não há atrito) baseado nas forças conservativas (que conserva a energia mecânica do sistema) sua resultante permanecerá constante.

Em outras palavras, a energia desse corpo será constante uma vez que a mudança ocorrerá somente na modalidade de energia (cinética, mecânica, potencial) e não o seu valor:

Em = Ec + Ep = constante

Exemplos:

(IFSC) O bate-estacas é um dispositivo muito utilizado na fase inicial de uma construção. Ele é responsável pela colocação das estacas, na maioria das vezes de concreto, que fazem parte da fundação de um prédio, por exemplo. O funcionamento dele é relativamente simples: um motor suspende, através de um cabo de aço, um enorme peso (martelo), que é abandonado de uma altura, por exemplo, de 10m, e que acaba atingindo a estaca de concreto que se encontra logo abaixo. O processo de suspensão e abandono do peso sobre a estaca continua até a estaca estar na posição desejada.

É CORRETO afirmar que o funcionamento do bate-estacas é baseado no princípio de:

a) transformação da energia mecânica do martelo em energia térmica da estaca.

b) conservação da quantidade de movimento do martelo.

c) transformação da energia potencial gravitacional em trabalho para empurrar a estaca.

d) colisões do tipo elástico entre o martelo e a estaca.

e) transformação da energia elétrica do motor em energia potencial elástica do martelo.

Resolução:

Letra C.

Durante a queda, a energia potencial gravitacional acumulada no martelo é transformada em energia cinética. Ao tocar a estaca, o martelo aplica sobre ela uma força que, por sua vez, realiza trabalho, empurrando a estaca.

(UNESP) A figura ilustra um brinquedo oferecido por alguns parques, conhecido por tirolesa, no qual uma pessoa desce de determinada altura segurando-se em uma roldana apoiada numa corda tensionada. Em determinado ponto do percurso, a pessoa se solta e cai na água de um lago.

Considere que uma pessoa de 50 kg parta do repouso no ponto A e desça até o ponto B segurando-se na roldana, e que nesse trajeto tenha havido perda de 36% da energia mecânica do sistema, devido ao atrito entre a roldana e a corda. No ponto B ela se solta, atingindo o ponto C na superfície da água. Em seu movimento, o centro de massa da pessoa sofre o desnível vertical de 5 m mostrado na figura. Desprezando a resistência do ar e a massa da roldana, e adotando g = 10 m/s² , pode-se afirmar que a pessoa atinge o ponto C com uma velocidade, em m/s, de módulo igual a:

a) 8

b) 10

c) 6

d) 12

e) 4

Resolução:

Letra A.

Se houve dissipação de 36% da energia mecânica do sistema, então a energia mecânica final (cinética) é igual a 64% da energia mecânica inicial (potencial gravitacional).

E_{MECÂNICA FINAL}= 0,64 E_{MECÂNICA INICIAL}

m.V² = 0,64 m.g.h
2

v²= (2.0,64.10.5) ½

v = (64)½

v = 8 m/s

Uma criança abandona um objeto do alto de um apartamento de um prédio residencial. Ao chegar ao solo a velocidade do objeto era de 72 Km/h. Admitindo o valor da gravidade como 10 m/s²e desprezando as forças de resistência do ar, determine a altura do lançamento do objeto.

Resolução:

A velocidade do objeto ao chegar ao solo não pode ser usada em Km/h mas sim em m/s.

Como o objeto foi abandonado, podemos dizer que sua velocidade inicial era nula.

Logo, transformando a velocidade e igualando as energias mecânicas inicial e final, temos:

72 Km/h ÷ 3,6 = 20 m/s

E_{MECÂNICA FINAL}= E_{MECÂNICA INICIAL}

E _{POTENCIAL GRAVITACIONAL}= E _CINÉTICA

#07 - Energia

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 30 Jul 2018 07:30:00 +0000

Energia na Física é um conceito extremamente importante e representa a capacidade de produzir trabalho.

Também é usado em outras áreas científicas, como a biologia e a química.

Principio Geral da Conservação de Energia

A lei da conservação da energia é fundamental. Ela diz que a energia não se perde, nem pode ser destruída, ela se transforma. Assim, num sistema isolado a quantidade de energia permanece constante.

Exemplo

A energia que chega do Sol aquece a água (calor sensível). Este aquecimento provoca o transporte de vapor para a atmosfera, formando as nuvens (calor latente e energia potencial gravitacional).

A água ao retornar para a superfície (energia cinética), forma os lagos e rios que posteriormente serão represados (energia potencial gravitacional).

A água ao cair pelo vertedouro (energia cinética) movimenta as pás da turbina que a transforma no gerador em energia elétrica.

Tipos de Energia

A energia se apresenta de muitas formas. Os principais tipos de energia estudados na Física são:

· Energia Mecânica

· Energia Térmica

· Energia Elétrica

· Energia Luminosa

· Energia Sonora

· Energia Nuclear

Energia Mecânica

Energia Mecânica é entendida como a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Basicamente, a energia mecânica está relacionada com duas formas diferentes:

· A Energia Cinética, que é a energia dos corpos em movimento.

· A Energia Potencial, que é a energia armazenada nos corpos com a capacidade de se transformar em movimento.(Energia Potencial : Gravitacional; Elástica)

A Energia Cinética

A energia cinética é a energia associada ao movimento dos corpos. Do grego o termo "cinética" significa "movimento".

Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética.

A unidade de medida da energia cinética, no sistema internacional, é o Joule (J), em homenagem ao cientista inglês James Prescott Joule (1818-1889).

Fórmula da Energia Cinética

Para calcular a energia cinética dos corpos, utiliza-se a equação abaixo:

Onde:

Ec: energia cinética, também pode ser representada pela letra K (J).
m: massa do corpo (kg)
v: velocidade do corpo (m/s)

A partir disso, conclui-se que se duplicarmos a massa de um corpo, mantendo sua velocidade, a sua energia cinética também irá duplicar.

Por outro lado, a velocidade está elevada ao quadrado, então se o seu valor duplicar e sua massa permanecer constante, a energia cinética será quadruplicada.

Exemplo

Qual a energia cinética de uma pessoa com 60 kg e que está numa velocidade de 10 m/s?

Assim, no instante considerado, a energia cinética do corpo é igual a 3000 J.

Teorema da Energia Cinética

Considerando um corpo movendo-se em MRUV.

O Teorema da Energia Cinética (TEC) diz que:

"O trabalho da força resultante é medido pela variação da energia cinética."

Ou seja:

Energia Potencial

A energia presente nos corpos dando a eles a capacidade de realizar trabalho é chamada de Energia Potencial.

Quando está relacionada aos trabalhos da força peso, a energia armazenada nos corpos é chamada Energia Potencial Gravitacional e quando está associada a uma força elástica é Energia Potencial Elástica.

A unidade de medida da Energia Potencial é Joule.

Energia Potencial Gravitacional

O objeto de massa m se desloca a uma altura h, indo da posição B para A.

É a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional e é medida pelo trabalho realizado pelo seu peso para ir de uma posição (mais elevada) à outra (mais abaixo).

Assim, é necessário usar uma força para elevar um objeto até uma determinada altura, nesse ponto mais alto o objeto tem maior energia potencial, quando o objeto desce libera sua energia, que será convertida em energia cinética.

Portanto, a energia potencial gravitacional do objeto está associada com a sua posição (altura relativa a um ponto de referência), com a sua massa e com a força da gravidade.

Considerando que a força exigida para elevar um objeto é igual ao seu peso, a energia potencial gravitacional é igual ao seu peso (m x g) multiplicado pela altura h a que foi elevado.

A força da gravidade varia com a altura, na superfície da Terra a diferença é muito pequena, assim considera-se a aceleração da gravidade como uma constante, de 9,8m/s², em qualquer parte.

A fórmula então é: EP_g = mgh

Exercício Resolvido

Um objeto de 2Kg é lançado da janela de um prédio de 10 m. Considerando a aceleração da gravidade local g=10m/s². Qual é a Energia Potencial Gravitacional do objeto?

Resolução: A energia potencial gravitacional (EPg) está relacionada com o peso do objeto (massa x gravidade) e a altura do seu deslocamento. Então, calculamos a EPg usando os valores do enunciado.

EPg =m x g x h , onde m=2Kg g=10m/s² e h= 10m

EPg = 2 x10 x10

EPg = 200 J.

Energia Potencial Elástica

Para lançar a flecha (corpo de massa m), o elástico do arco sofre uma deformação (medida por x) passando da posição de equilíbrio A para B.

Um corpo elástico é aquele que sofre uma deformação, produzida por uma força externa, passando de uma posição A (não deformado) para uma posição B (deformado) e recupera sua forma e tamanho original, voltando a posição inicial.

Portanto a posição de equilíbrio corresponde à posição em que o elástico ou a mola não está nem comprimida, nem esticada, é a sua posição natural.

A Energia Potencial Elástica está relacionada com o trabalho realizado pela força elástica do corpo para ir da posição deformada B para a posição inicial A.

É considerado no sistema elástico o corpo de massa m, uma constante da força elástica k e o comprimento x (a medida da deformação, quando o corpo passa da posição A para a posição B).

Como a força elástica é uma força variável, seu trabalho é calculado através do cálculo da área do seu gráfico, cuja Lei de Hooke diz ser:

Como a área de um triângulo é dada por:

Então:

A fórmula é EP_e = Kx²/2.

Exercício

Uma mola de constante K=5000 N/m é comprimida por uma distância de 10 cm. Qual é a energia potencial elástica nela armazenada?

A energia potencial elástica depende apenas da constante elástica da mola k e de sua deformação x. Então, calculamos a energia potencial usando os valores do enunciado.

EPe =Kx²/2 , onde K=5000 N/m e x= 10cm ⇒ 0,1m

EPe = (5000 x 0,1²)/2 ⇒ (5000 x 0,01)/2 ⇒ 50/2

EPe = 25 J.

A Energia Potencial armazenada na mola é igual a 25 joules.

Entendendo um pouco a Teoria da Relatividade

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 23 Jul 2018 19:00:00 +0000

Imagine o tempo como algo Físico, que possamos tê-lo como uma dimensão, onde um corpo mesmo que parado esteja em movimento na dimensão do tempo. Um pouco confuso não é mesmo?
Essa ideia de tempo como dimensão foi proposta pelo grande Albert Einstein, que em sua teoria propôs que o tempo e espaço são relativos e consequentemente estão entrelaçados.

Já teve a sensação de algumas situações o tempo ser curto ou muito longo ? Bom isso não se trata de uma sensação, trata-se da relação do tempo e o espaço . Einstein afirmou que de fato o tempo pode passar mais rápido para alguns e mais lento para outros, ou seja, se você estiver andando as horas passaram mais lento para você do que para alguém que esteja parado. Lógico, como a velocidade do movimento é muito pequena então a diferença da passagem do tempo não é perceptível. Entretanto se passássemos um ano em uma nave que se desloca a 1,07 bilhão de km/h e depois retornasse a Terra, as pessoas que ficariam por aqui estariam 10 anos mais velhas. Quando as pessoas estavam praticamente parada em relação a nave o tempo passou 10 vezes mais rápido.
Desta forma o tempo deixa de ser um valor universal para ser um valor relativo ao ponte de vista de cada um, por isso o nome "Teoria da Relatividade".

De acordo com os estudos de Einstein o tempo vai passando cada vez mais devagar até que se atinja a velocidade da luz (1 079 252 849 km/h). Nessa velocidade o tempo deixa de passar, é como se a velocidade do espaço, aquela da nave, retirasse toda velocidade possível do tempo, ou seja, para quem está parado a velocidade está toda concentrada na dimensão do tempo.

Em 1905 Einstein conclui que a matéria e energia estavam tão entrelaçados quanto espaço e tempo .
Assim surge a equação :

Que revela que uma migalha de matéria pode gerar uma quantidade absurda de energia , exemplo disso são as bombas atômicas.

Em 1916 Einstein examinou a influência do espaço e do tempo na atração entre os corpos e redefiniu a gravidade. Até então, a inquestionável física clássica de Isaac Newton (1642-1727) considerava apenas a ação das massas dos corpos. Sua Teoria da Relatividade, definida em uma frase dele mesmo, nos deixou mais próximos de “entender a mente de Deus”. Ele mostrou que espaço, tempo, massa e gravidade estão intimamente ligados.

Segundo Einstein, tudo no Universo se move a uma velocidade distribuída entre as dimensões de tempo e espaço. Para um corpo parado, o tempo corre com velocidade máxima. Mas quando o corpo começa a se movimentar e ganha velocidade na dimensão do espaço, a velocidade do tempo diminui para ele, passando mais devagar. A 180 km/h, 30 segundos passam em 29,99999999999952 segundos. A 1,08 bilhão de km/h (a velocidade da luz), o tempo simplesmente não passa.

Uma consequência dessa alteração da velocidade do tempo é a contração no comprimento dos corpos. Segundo a Teoria da Relatividade Especial – a primeira parte da teoria de Einstein, elaborada em 1905 -, quanto mais veloz alguma coisa está, mais curta ela fica. Por exemplo: quem visse um carro se mover a 98% da velocidade da luz o enxergaria 80% mais curto do que se o observasse parado.

Na chamada Teoria Geral da Relatividade (a segunda parte do estudo, publicada em 1916), Einstein usou a constatação anterior para redefinir a gravidade. Isso pode ser demonstrado com um exemplo simples: em alguns tipos de brinquedo comum em parques de diversões, a rotação da máquina mantém as pessoas grudadas na parede pela força centrífuga, como se houvesse uma “gravidade artificial”.

A gravidade real também funciona assim. O Sol curva tanto o espaço ao seu redor que mantém a Terra em sua órbita – como se ela estivesse “grudada na parede”, lembrando o exemplo do brinquedo. Já a força que prende as pessoas ao chão é a curvatura criada pela Terra no espaço ao seu redor. Einstein também descobriu que, quanto maior a gravidade, mais lento é o ritmo da passagem do tempo. Por isso, ele chamou essa força de “curvatura no tecido espaço-tempo”.

Einstein percebeu se a gravidade causa aceleração, e a aceleração distorce o tempo, então a gravidade também deve distorcer o tempo;

GRAVIDADE = ACELERAÇÃO

ACELERAÇÃO = DILATAÇÃO TEMPORAL

GRAVIDADE = DILATAÇÃO TEMPORAL

Einstein gostava de pensar no tempo e espaço como uma unica entidade que compunha a nossa realidade, ele a chamou de Espaço-tempo. Desta forma ele concluiu que um objeto que possui massa distorce o espaço-tempo, e é essa distorção que causa a gravidade.

No centro de um buraco negro, em sua singularidade, a distorção no espaço-tempo é considerável infinita, por isso o tempo para completamente nessa região.

Podemos agora entender o quão complexo é o universo, tantas conclusões de espaço, tempo e a própria natureza da realidade, vieram de simples observações em nosso cotidiano, isso nos mostra que o Universo é muito mais exótico e fascinante do que pensamos. Com a relatividade podemos ver a vida de outro ângulo. Quando você, durante uma noite serena, observar as estrelas que deslumbram a paisagem, estará vendo um local em que o tempo passa mais lentamente, a luz é curvada e o próprio tecido que compõe a realidade é distorcido, mas é claro, estará apreciando a beleza e o fascinante e enigmático Universo.

#06 - Plano Inclinado

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Fri, 20 Jul 2018 01:01:00 +0000

Observe a figura acima , dentre as duas trajetórias, em qual delas é "mais fácil" carregar o bloco?
Obviamente, na trajetória inclinada, pois no primeiro caso, teremos que realizar uma força que seja maior que o peso do corpo. Já no segundo caso, devemos fazer uma força que seja maior apenas de uma das componentes de seu peso, neste caso, a componente horizontal, que terá intensidade menor conforme o ângulo formado for menor.

Ao analisarmos as forças que atuam sobre um corpo em um plano inclinado, temos:

A força Peso e a força Normal, neste caso, não tem o mesma direção pois, como já vimos, a força Peso, é causada pela aceleração da gravidade, que tem origem no centro da Terra, logo a força Peso têm sempre direção vertical. Já a força Normal é a força de reação, e têm origem na superfície onde o movimento ocorre, logo tem um ângulo igual ao plano do movimento.

Para que seja possível realizar este cálculo devemos estabelecer algumas relações:

Podemos definir o plano cartesiano com inclinação igual ao plano inclinado, ou seja, com o eixo x formando um ângulo igual ao do plano, e o eixo y, perpendicular ao eixo x;
A força Normal será igual à decomposição da força Peso no eixo y;
A decomposição da força Peso no eixo x será a responsável pelo deslocamento do bloco;
O ângulo formado entre a força Peso e a sua decomposição no eixo y, será igual ao ângulo formado entre o plano e a horizontal;
Se houver força de atrito, esta se oporá ao movimento, neste caso, apontará para cima.

Sabendo isto podemos dividir as resultantes da força em cada direção:

Em y:

como o bloco não se desloca para baixo e nem para cima, esta resultante é nula, então:

mas

então:

Em x:

mas

então:

Atrito

Quando empurramos ou puxamos um determinado objeto tentando movê-lo, percebemos que existe certa dificuldade para colocá-lo em movimento. Essa dificuldade deve-se à força de atrito, que é uma força que se opõe ao movimento de objetos que estão sob a ação de uma força.

Para calcular a força de atrito devemos considerar:

Resistência do movimento;
Depende da rugosidade da superfície (coeficiente de atrito);
Proporcional a Normal.

A força de atrito é calculada pela seguinte relação:

Onde:

μ: coeficiente de atrito (adimensional)

N: Força normal (N)

Atrito Estático e Dinâmico

Quando empurramos um carro, é fácil observar que até o carro entrar em movimento é necessário que se aplique uma força maior do que a força necessária quando o carro já está se movimentando.

Isto acontece pois existem dois tipo de atrito: o estático e o dinâmico.

Atrito Estático : É aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos.

A força de atrito estático máxima é igual a força mínima necessária para iniciar o movimento de um corpo.

Quando um corpo não está em movimento a força da atrito deve ser maior que a força aplicada, neste caso, é usado no cálculo um coeficiente de atrito estático: .

Atrito Dinâmico: É aquele que atua quando há deslizamento dos corpos.

Quando a força de atrito estático for ultrapassada pela força aplicada ao corpo, este entrará em movimento, e passaremos a considerar sua força de atrito dinâmico.

A força de atrito dinâmico é sempre menor que a força aplicada, no seu cálculo é utilizado o coeficiente de atrito cinético:

Então:

Exemplo:

Um bloco de 10 kg é abandonado em A, distante 20m do solo, em um plano inclinado a 30°.

Determine:

Aceleração com que o bloco desce o plano;
Força Normal.

Resolução:

1º verificamos os eixos

2º desenhe o que se pede

3° Fr = m.a

x: Px = m.a
Psen30° = m.a
10.10.1/2 = 10.a
a=5m/s²

y: N - Py = 0
N = Py = Pcos30°

Exemplo:

Um corpo de massa 12kg é abandonado sobre um plano inclinado formando 30° com a horizontal. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e o plano é 0,2. Qual é a aceleração do bloco?

Em y:

Em x:

O que é a gravidade ?

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Wed, 18 Jul 2018 18:26:00 +0000

Todos conhecemos a gravidade como sendo a razão pela qual os objetos caem. Mas ela é muito mais que isso.

A gravidade é uma das quatro forças fundamentais existentes na natureza. As outras grandezas fundamentais são a força de interação eletromagnética , a força fraca e a força forte. De forma simples, a gravidade é a grandeza responsável por definir o peso de um corpo, força vertical para baixo que nos mantém unidos ao planeta. Qualquer objeto que se movimenta em queda livre está sob influência da aceleração da gravidade, que na Terra equivale a aproximadamente 9,8 m/s².

Definição mecânica

No século XVII Isaac Newton descobriu que a intensidade da força gravitacional diminui proporcionalmente ao quadrado da distância entre dois corpos.

Ou seja, estando duas vezes mais longe a gravidade terá ¼ apenas da intensidade.

Do ponto de vista da Mecânica, a gravidade é a força de atração que surge entre dois corpos simplesmente pela presença deles em um ponto do espaço. A lei da gravitação universal de Newton determina que a força de atração gravitacional é diretamente proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa os dois corpos.

· F_g = Força de interação gravitacional (N);

· G = Constante de gravitação universal (G = 6,67 x 10^{– 11}N.m²/kg²);

· M = Massa do maior corpo (kg);

· m = Massa do menor corpo (kg);

· d = Distância entre os corpos (m).

O peso dos nossos corpos é a força com a qual somos atraídos pela Terra. Essa força de atração é mútua, ou seja, se somos atraídos pela Terra, também a atraímos. Todavia, como a massa do planeta é muito superior à dos corpos sobre ela, essa interação é imperceptível.

O valor do peso de um corpo depende da aceleração da gravidade à qual está submetido. De acordo com a segunda lei de Newton, o peso pode ser definido como o produto da massa do corpo pela gravidade.

Um corpo de 100 kg tem um peso na Terra igual a 1000 N. Se esse corpo for colocado na Lua, seu peso será de apenas 160 N, mas a massa será a mesma. Não se engane! Mudar de planeta ou ir para a Lua não emagrece ninguém, pois a massa dos corpos é a mesma em qualquer lugar. O fator que se altera é a força de atração entre o corpo e o planeta.

Definição moderna

Os estudos realizados a partir do século XX são denominados de Física moderna. A explicação de Albert Einstein para a gravidade está relacionada com a curvatura gerada no espaço em virtude da presença de um corpo muito massivo.

Segundo Einstein a gravidade é um efeito dos corpos com muita massa sobre a própria geometria do espaço e do tempo. Se a ideia parece absurda, pense no espaço-tempo como uma lâmina de borracha – algo plano, mas flexível. Se você põe um objeto muito pesado em cima dela – digamos que seja o Sol – esse trambolho vai afundar a lâmina, criando uma depressão onde ele próprio está, mas também influenciando a região em torno dele.

Essa visão einsteiniana funciona tremendamente bem para a imensa maioria das situações que costumam aparecer no universo, mas a mecânica quântica (o conjunto de teorias da física moderna que estuda os componentes fundamentais da matéria) já mostrou que diversas forças que pareciam se comportar de modo semelhante à gravidade eram, na verdade, geradas pela interação de partículas, como os elétrons (no caso da eletricidade) e os fótons (no caso do eletromagnetismo, no qual a luz visível é um dos fenômenos mais conhecidos). Por isso, qualquer teoria que queira abranger de forma coerente todos os fenômenos da natureza precisaria achar as partículas gravitacionais – os hipotéticos grávitons, ou as ondas gravitacionais (na mecânica quântica, algo pode se manifestar tanto como onda quanto como partícula).

É sempre mais fácil falar do que fazer: até hoje, ninguém foi capaz de detectar uma onda gravitacional ou um gráviton diretamente.

Se não existe oxigênio no espaço, como o Sol queima?

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Wed, 18 Jul 2018 01:21:00 +0000

O Sol não necessariamente “queima”, como pensamos que acontece quando colocamos fogo em um papel. O Sol brilha porque é uma bola de gás muito grande que produz energia mediante um processo chamado fusão nuclear. Isto é, a violenta pressão no interior da estrela faz com que transforme dois átomos de Hidrogênio em um átomo de Hélio. Fusão nuclear é a energia do futuro e se distingue da fissão nuclear - neste caso, quebra-se um átomo para liberar energia (o processo das armas nucleares).

A temperatura do Sol nesta camada é de cerca de 15 milhões graus Celsius.

A energia emitida no processo eventualmente cresce do núcleo da estrela para o exterior, finalmente deixando a superfície e irradiando para o espaço para ser o calor e a luz que conhecemos que as estrelas emitem.

Pessoas, incluindo cientistas, às vezes dizem que o Sol “queima o hidrogênio” para fazê-lo brilhar. Mas isso é apenas uma forma de simplificar. O hidrogênio realmente não queima, ele se funde, em hélio, como foi citado logo acima. Resumindo, o Sol é um grande reator nuclear natural.

Por ter gases muito aquecidos, o Sol pode ser denominado como uma bola de plasma, ao invés de fogo. Esses processos que liberam de forma rápida a energia levam a esse aquecimento, e assim à emissão de luz e calor.

Essa luz é tão intensa que arranca elétrons dos átomos que formam a capa gasosa do Sol, fazendo com que ela se comporte como um plasma, o mesmo estado em que está o material que preenche as lâmpadas fluorescentes, por exemplo.

#05 - Dinâmica

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Tue, 17 Jul 2018 06:46:00 +0000

Leis de Newton

1ª Lei - Inércia:

"Todo corpo permanece em seu estado de repouso ou em Movimento Retilíneo Uniforme, a menos que forças atuam sobre ele, obrigando-o a mudar de estado"

Resumindo:

Se há força resultante = há aceleração = M.U.V.
Se não há força resultante = não há aceleração = M.U. ou repouso.

Inércia: dificuldade em modificar o estado do corpo.

Ex: Carro em movimento bate no muro; corpo quer permanecer em movimento ; homem é jogado para frente.

2ª Lei - Principio Fundamental da Dinâmica:

Força RESULTANTE é igual a massa vezes aceleração.

Observação: Força resultante = soma vetorial de todas as forças do corpo.

Ex:
Sobre um corpo de massa igual a 20 kg atuam duas forças de mesma direção e sentidos opostos que correspondem a 60 N e 20 N. Determine a aceleração em que esse objeto movimenta-se.

Resolução:

Como as forças que atuam sobre o corpo possuem sentidos opostos, podemos determinar a força resultante por meio de sua subtração.

F_R = 60 – 20 = 40 N

Por meio da Segunda lei de Newton, a aceleração pode ser encontrada:

F_R = m.a

40 = 20.a

a = 2 m/s²

3ª Lei - Ação e Reação:

Cada ação tem uma reação de mesma intensidade e direção, mas sentidos opostos em corpos diferentes.

Observação: Par ação-reação não se anulam, pois são em corpos diferentes.

Ex:

1) Considere as seguintes forças aplicadas a um corpo:

Qual é a força resultante aplicada?

Módulo: 5N-3N=2N

Direção e sentido: O mesmo da força maior em módulo (5N)

2) Uma força de 50N é aplicada a um corpo de massa 100kg que se encontra em repouso. Sendo esta a única força que atua no corpo, qual a velocidade alcançada após 10s da aplicação da força?

Conhecendo a aceleração do corpo podemos calcular sua velocidade:

3) Qual a massa de um corpo que, partindo do repouso, atinge uma velocidade de 12m/s em 20s? Sabendo que a força aplicada nele tem módulo igual a 30N.

Conhecendo a aceleração do corpo:

Tipos de Forças

Força Peso (P): Força atrativa da Terra.

Força Normal (N): A força normal é força de superfície contra superfície. A força normal existe sempre que há contato entre o corpo e a superfície de apoio, independentemente de essa superfície ser ou não horizontal.

É sempre perpendicular a superfície.

Ex:

Qual a força mínima que deve ser feita para levantar um automóvel com massa 800kg?

A força deve ser maior ou igual à força peso, então:

Qual a massa de um corpo com peso 12000kgf?

#04 - Vetores

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 16 Jul 2018 07:31:00 +0000

Para simbolizar um vetor usamos uma letra com uma pequena seta em cima como ilustra a imagem a seguir:

O "tamanho" do vetor é chamado de módulo. Para representar o módulo de um vetor usamos o símbolo .
Quando dois vetores são paralelos ou estão sobre a mesma reta dizemos que têm a mesma direção.

Por exemplo a imagem ao lado indica que os vetores têm a mesma direção.

Já os vetores , por exemplo, têm direções diferentes.

Os vetores têm a mesma direção mas apontam para lados opostos; dizemos que têm sentidos opostos.

Assim, podemos dizer:

têm o mesmo sentido

têm sentidos opostos

Dizemos que dois vetores são iguais quando têm o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido. Por exemplo, os três vetores abaixo têm o mesmo módulo:

Como os vetores têm o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido, podemos dizer que são iguais:

Porém, os vetores , embora tenham o mesmo módulo e a mesma direção, têm sentidos opostos. Assim, não são iguais:

Apenas para completar a definição admitimos a existência do vetor nulo que é o vetor que tem módulo igual a zero. Neste caso sua representação se reduz a um ponto.

Antes de aprofundarmos sobre eles veja a relação introdutória sobre grandezas;

Grandezas Vetoriais :

Direção
Sentido
Intensidade

Ex: Força, Velocidade, Aceleração ...

Grandezas Escalares : numero

Ex: Massa, Tempo, Temperatura...

Notação

Vetor Força : Direção; Sentido; Intensidade.

F: Módulo (intensidade) = numero

Estudo de vetores

Soma de Vetores: Casos Particulares

1) Paralelos

a) Mesmo Sentido

b) Sentido Oposto

2) Perpendiculares

Decomposição de vetores

#03 - Movimento Uniformemente Variado (M.U.V.)

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 16 Jul 2018 05:41:00 +0000

Um movimento será uniformemente variado quando o módulo da aceleração for constante e diferente de zero com o passar do tempo.

Aceleração é constante
Velocidade vária

Equações do M.U.V.

1)
(Equação de Torricelli)

2)  (Sorvetão)

3)  (Equação da Velocidade)

Exercício
Considere um corpo com aceleração de 2 m/s², Vo = 1 m/s e So = 5m.
Após 2 segundos, determine:

a) Sua velocidade:

Resolução:

V = o que queremos saber.
No exercício tem a aceleração ? Sim
Tem o tempo ?Sim

Portanto usaremos a Equação 3 (Eq. da Velocidade)

V = 1 + 2.2 = 5 m/s

b)Sua posição:

∆S = o que queremos saber.

No exercício tem aceleração? Sim
Tem o Tempo? Sim

Portanto usaremos a Equação 2 (Sorvetão)

S = 5 + 1.2 + (2.2²)/2

S= 11m

Exercício

Um automóvel de dimensões desprezíveis inicia a travessa de um túnel de 200 m a 25m/s. Durante a travessia, desacelera uniformemente, saindo do túnel com 5m/s. Qual o módulo de sua aceleração?

Resolução:

a = o que queremos saber.
No exercício tem o Espaço ? Sim
Tem a velocidade ? Sim
Tem o tempo ? Não

Portanto usaremos a equação 1

5² = 25² + 2.a.200
25 = 625 + 400a
-400a = 600
a = -600 / 400
Simplifica
a = - 6/4 = -1,5 m/s²
Observe que a aceleração está negativa, isso prova a informação que o exercício nos dá referente ao automóvel entrar com 25m/s de velocidade e sair com 5m/s, deixando evidente a desaceleração.

Resposta: O módulo de sua aceleração equivale 1,5m/s².

#02 - Movimento Uniforme (M.U.)

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Mon, 16 Jul 2018 02:18:00 +0000

O movimento uniforme caracteriza o movimento constante cujo distância percorrida pelo corpo apresenta intervalos de tempos iguais e velocidade constante.

Equação Horária de M.U.

Exercício

Um trem com 400 m de comprimento com velocidade de 20m/s para atravessar um túnel de 1800 m de comprimento gasta quanto tempo?

Resolução:

O trem só terminara de percorrer o túnel quando ele percorrer os 1800 m (túnel) + 400 m (o seu comprimento), portando o Δs=1800+400 ⇒ Δs=2200 m

V=20 m/s

Δs=2200 m

S=So + Vm.t

2200 = 0 + 20.t

2200/20 = t

t= 110s

Fica a dica!

Aceleração

O quanto varia de velocidade por uma unidade de tempo.

Exemplo:

Equação é definida por :

Unidade de medida :

#01 - Cinemática

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Sun, 15 Jul 2018 20:10:00 +0000

Cinemática é o ramo da Física que estuda o movimento dos corpos sem considerar suas causas.
Desta forma podemos prever onde o corpo estará, com qual velocidade, qual aceleração e em que instante de tempo.

Devemos considerar alguns conceitos:

Referencial: Ponto de vista. É um objeto de referência que define o que está parado ou em movimento.

Repouso: Algo parado em relação ao referencial, ou seja, a distância entre eles não muda.

Exemplo:

1-Referencial: Veículo
Homem está em repouso .
Maçã e estrada estão em movimento .

2-Referencial:Estrada
Veículo, homem e maçã estão em movimento .

3-Referencial:Homem
Veículo está em repouso.
Maçã e estrada estão em movimento.

Ponto Material: Dimensões do objeto são desprezíveis.

Trajetória: Caminho que o corpo percorre.

Espaço (S): Distância do corpo ao referencial.

Espaço inicial (So): Onde o corpo está no instante t = 0 segundos.

Deslocamento (∆S): Variação ( Final menos inicial) do espaço.

Observação: Trajetória ≠ Espaço ≠ Deslocamento ≠ Distância Percorrida.

Velocidade : Rapidez com que o objeto se desloca em uma unidade de tempo.

Velocidade Média: Leva em conta apenas o espaço e o tempo percorrido.

Observação:

O que não é Vm : Média Aritmética das velocidades.

A Vm não representa velocidade real no percurso

Conversão de unidades

Gráfico de velocidade por Tempo (V x t)

A= ∆S

Área do gráfico = Espaço

Ciência

noreply@blogger.com (kelvinrubensdelima@gmail.com) — Sun, 15 Jul 2018 04:56:00 +0000

O espírito humano é por natureza curioso e reflexivo. O mundo que o instiga a pensar deve também instigá-lo a desafiar e questionar as coisas, sendo impulsão para todo desenvolvimento. A busca do saber convive conosco desde que nascemos. A infância nos instiga a curiosidade que por consequência apresentam os porquês que atribuem a importância de querer descobrir algo novo. Uma criança é o mais belo estado de sabedoria da vida, e nelas, deveríamos nos espelhar , pois a ciência convive no interesse de aprender.

Aristóteles define a ciência como o "conhecimento das causas pelas causas. É o conhecimento demonstrativo", ou seja, ciência são respostas entre tantos porquês.

Busto de Aristóteles

Na Grécia antiga os fenômenos naturais eram tratados como forma de mitologia e religião, a explicação científica só surgiu após a Filosofia, sendo que os pioneiros na ciência eram filósofos.

Séculos se passaram e o desenvolvimento para nossa sociedade se torna cada vez mais enfático, as tecnologias ultrapassaram a visão do “velho homem” fazendo-nos pensar a cada dia sobre o quanto o ser humano pode extrair conhecimento do universo.

Foi o próprio Aristóteles quem definiu que as ciências (no plural) estão relacionadas à maneira de realização do ideal de cientificidade de acordo com os fatos investigados e os métodos empregados. Mas foi Karl Popper que se tornou o mais influente e respeitado filosofo da ciência entre os homens que a fazem nos dias de hoje.

A combinação de fatores sócio-históricos gerou grandes distorções, como o fato de a ciência, tornada laica pelo iluminismo europeu, ganhar status religioso em doutrinas como o positivismo e outras, durante o século 19 e início do 20.

É neste ambiente de supervalorização do progresso científico e de deturpação da natureza original da ciência que surge Karl Popper, autor da definição atualmente mais aceita de teoria científica:

"Uma teoria científica é um modelo matemático que descreve e codifica as observações que fazemos. Assim, uma boa teoria deverá descrever uma vasta série de fenômenos com base em alguns postulados simples como também deverá ser capaz de fazer previsões claras as quais poderão ser testadas.”

Com esta definição, a simplicidade e a clareza voltavam a ser virtudes identificadoras da boa ciência.

Podemos definir a ciência sendo composta por três componentes básicos: a observação, a experimentação e as leis. Ao qual a união entre o conhecimento teórico, a prática e a técnica são inerentes a suposições, mas sim da comprovação após a aplicação do método científico.

O conjunto agregado de estudos de certo conhecimento sempre restringem a uma resposta, podendo ser julgada como certa ou errada, isso dependerá dos fatos, porém existe a possível explicação que adotamos como teoria, exemplo; criação do universo, embate de teorias opostas que estão em pauta até os dias de hoje como a Cristã e a teoria do Big Bang.

"Toda a nossa ciência, comparada à realidade, é primitiva e inocente; e, portanto, é o que temos de mais valioso." dizia Albert Einstein, portanto sabemos que Ciência vai muito além de qualquer disputa política ou religiosa, ela convive em cada um de nós, talvez no dia a dia se passe por despercebido algum fato que se pararmos para pensar gostaríamos muito de saber “O por que” daquilo, o “por que que a Terra gira?”, “Por que dividimos o tempo em 24 horas, com cada hora com 60 minutos , cada minuto com 60 segundos?”, ou até mesmo o “Por que estamos aqui?”

Essas e muito mais questões pretendo discutir neste espaço tempo chamado Café Científico.

Café Científico

ODS 12 - Consumo e Produção Responsáveis

#17 - Hidrostática

Densidade

#16 - Momento de uma Força (Torque)

Momento:

#15 - Força Centrípeta

#14 - Aceleração Vetorial

#13 - Movimento Circular Uniforme (MCU)

#12 - Colisões ou choques

#11 - Quantidade de Movimento

Teorema do Impulso

Conservação da Quantidade de Movimento

#10 - Potência

#09 - Trabalho ( 𝝉 )

Força paralela ao deslocamento

Força não-paralela ao deslocamento

Trabalho de uma força variável

Trabalho da força Peso

#08 - Energia Mecânica

Fórmula da Energia Mecânica

Princípio da Conservação da Energia Mecânica

#07 - Energia

Principio Geral da Conservação de Energia

Tipos de Energia

Energia Mecânica

A Energia Cinética

Fórmula da Energia Cinética

Exemplo

Teorema da Energia Cinética

Energia Potencial

Energia Potencial Gravitacional

​Exercício Resolvido

Energia Potencial Elástica

Exercício

Entendendo um pouco a Teoria da Relatividade

#06 - Plano Inclinado

Atrito Estático e Dinâmico

Atrito Estático : É aquele que atua quando não há deslizamento dos corpos.

Atrito Dinâmico: É aquele que atua quando há deslizamento dos corpos.

O que é a gravidade ?

Se não existe oxigênio no espaço, como o Sol queima?

#05 - Dinâmica

#04 - Vetores

#03 - Movimento Uniformemente Variado (M.U.V.)

Equações do M.U.V.

#02 - Movimento Uniforme (M.U.)

Um trem com 400 m de comprimento com velocidade de 20m/s para atravessar um túnel de 1800 m de comprimento gasta quanto tempo?

#01 - Cinemática

Ciência

Exercício Resolvido