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Grandezas e unidades

Física Aplicada – 2018/19

Medidas e grandezas

● A medida: é a operação que permite expressar uma propriedade ou atributo físico de forma numérica

● Grandeza: é a propriedade ou aspecto observável que se pode medir ou seja atribuir um valor numérico

● Exemplos:

– Comprimento, massa , tempo, volume, força, velocidade, etc.

Medidas

● Nas ciências experimentais a medida constituí uma operação fundamental;

● Expressam grandezas ou propriedades mensuráveis;

● Podem ser:

● Diretas: em que se compara de forma imediata a propriedade, relacionando-a com o valor de um padrão;

● Indiretas: efetuadas através de medidas diretas

Padrões

● Uma quantidade de referência denomina-se unidade e o sistema físico que define a quantidade considerada como unidade denomina-se padrão.

● A inexistência de padrões para determinada grandeza origina dificuldades de quantificação, impossibilitando a referência da grandeza em contexto das ciências exatas.

Grandezas

● Fundamentais:

– Comprimento

– Massa.

– Tempo.

– Intensidade da corrente elétrica.

– Temperatura absoluta.

– Intensidade luminosa.

– Quantidade de materia.

Grandezas

● Derivadas:

● Volume

● Densidade

● Pressão

● Velocidade

● Aceleração

● Energia

● Força

Sistemas de unidades

● Quando se define o conjunto de grandezas fundamentais e as unidades correspondentes, obtem-se um sistema de unidades.

● Uma medida passa a ser expressa por:

– uma parte numérica

– uma parte literal (uma ou mais letras) que indicam a unidade correspondente.

● Exemplo: 2,45 m; 3 h; 30 kg, etc.

● Alguns sistemas de unidades:

● SI - Sistema Internacional.

● M.K.S.

● C.G.S.

Grandezas Fundamentais

Grandeza Unidade SÍMBOLO

Comprimento metro m

Massa kilograma kg

Tempo segundo s

Corrente elétrica

ampere A

Temperatura kelvin K

Quantidade de sustancia

mol mol

Intensidade luminosa candela cd

Grandezas derivadas

Grandeza Unidade Representação

área metro quadrado m2

volume metro cúbico m3

velocidade metro por segundo m.s-1

aceleraçãometro por segundo ao

quadradom.s-2

frequência hertz(Hz) s-1

força newton (N) kg.m.s-2

potência watt (W) kg.m.s-3 = J.s-1

carga elétrica coulomb(C) A.s

potencial elétrico volt(V) J.C-1

campo elétrico volt por metro V.m-1

Resultados e erros

A unidades, como quantidades de referência para efeitos de comparação fazem parte dos resultados das medidas.

Cada dado experimental expressa-se com o erro associado à medida, de forma a refletir a precisão da medida

Resultados e erros

● Erros fortuitos

● Distribuição normal

● Distribuição t de Student

Algarismos Significativos

0,0056 g

10,2 ºC

5,600 x 10-4 g

1,2300 g/cm3

2

Núm. Alg. Significativos

3

4

5

Algarismos Significativos

Arredondamentos:

4,56 arredondado às décimas: 4,6

4,54 arredondado às décimas: 4,5

4,55 arredondado às décimas: (depende do critério)

Como o algarismo que o precede é impar, o valor deste

aumenta uma unidade: 4,6

Grandezas Escalares e Vetoriais

● Grandezas:

● Escalares: são aquelas que ficam definidas com com um valor e as unidades respetivas

– Comprimento: 10 km.

– Massa: 2,35 g

– Tempo: 231 s

● Vetoriais: só ficam definidas indicando a direção e o sentido, além da valor e unidades

Elementos de um vetor

● INTENSIDADE

● DIREÇÃO

● SENTIDO

● PONTO DE APLICAÇÃO

Fenómenos ondulatórios

É uma perturbação que se propaga em um meio,determinando a transferência de energia, sem transportede matéria.

Em relação à direção de propagação da energia nosmeios materiais elásticos, as ondas são classificadasem:

Unidimensionais Bidimensionais Tridimensionais

Onda

Ondas

A energia é transmitida ao longo do estádio mas as pessoas permanecem nos mesmos lugares (apenas se levantam e

voltam a sentar).

Ondas e Energia

Quando é produzido um som:

A energia é transferida para as moléculas de ar circundantes. O som chega aos ouvidos porque as moléculas do ar vibram.

As moléculas de ar não se movem mas vibram e transmitem essa vibração às moléculas vizinhas.

Ondas e energia

Uma ONDA é a propagação de uma perturbação.

Transporta energia mas não matéria.

Classificação das ONDAS quanto à sua natureza.

◦ Ondas Mecânicas: necessitam de um meio material para se propagarem.

Ex. Pulso numa corda, ondas sonoras.

Classificação das ONDAS quanto à sua natureza.

Ondas Electromagnéticas: propagam-se tanto no vazio como num meio material.

Ex. Ondas de rádio, luz visível, microondas, IV,UV...

Propagam-se no vazio à mesma velocidade: ≈300 000 km/s

ONDAS TRANSVERSAIS

A perturbação dá-se na direção perpendicular à da propagação da onda;

Exemplo: a onda que viaja ao longo de uma corda quando é agitada numa das extremidades.

ONDAS TRANSVERSAIS

Uma onda num estádio é um exemplo de uma onda transversal pois o movimento das partículas (as pessoas) faz-se perpendicularmente à direção de propagação da onda.

ONDAS LONGITUDINAIS

Se comprimirmos a mola...

As espiras da mola movem-se na mesma direção da propagação da onda

ONDAS LONGITUDINAIS

• A perturbação dá-se na direcção da propagação da onda.

Som: onda longitudinal

Som: onda longitudinal

O som é uma onda longitudinal - as partículas deslocam-se para a frente e para trás (passando pela posição de equilíbrio), na direção da onda que se propaga.

Moléculas de arAltifalante Ouvido

Formalismo Complexo para Descrição do Movimento Circular.

1. Ondas transversais: são aquelas em que a direçãode propagação é perpendicular à direção de vibração.

2. Ondas longitudinais: são aquelas em que a direçãode propagação coincide com a direção de vibração.

3. Ondas mistas: são aquelas em que as partículas domeio vibram transversal e longitudinalmente ao mesmotempo.

Tipos de onda

Duas ondas transversais com eixos de polarização formando um certo ângulo e diferentes fases, quando combinadas, exibem o fenômeno de polarização circular:

Para o estudo de ondas bidimensionais e tridimensionais,são necessários os conceitos de:

1. Frente de onda: é a fronteira da região ainda não atingidapela onda com a região já atingida.

Raio de onda: é possível definir como raio deonda a linha que parte da fonte e é perpendicularàs frentes de onda, indicando a direção e o sentidode propagação.

Frente da onda

Fonte

Raio da onda

Princípio de Huygens

Estabelece que, num movimentoondulatório progressivo, cada ponto deuma frente de onda se comporta comocentro emissor de novas ondas com igualperíodo.

Características das ondas

Uma onda é descrita pelas seguintes características físicas:

• Amplitude, A

• Frequência, f

• Comprimento de onda,

• Velocidade, v