fisica apostila mecanica calor ondas

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  • i

    1. Um pouco de clculo

    1.1 Introduo aos vetores................................................................................1

    1.2 Introduo s derivadas..............................................................................9

    1.3 Integrao ...............................................................................................15

    1.4 Interpretao cinemtica das derivadas e integrais...................................19

    Exerccios................................................................................................21

    2. Movimento unidimensional

    2.1 Introduo..................................................................................................25

    2.2 Classificao dos movimentos unidimensionais.......................................30

    2.3 Determinao de x(t) a partir de v(t) e de v(t) a partir de a(t)...................30

    2.4 Acelerao constante.................................................................................32

    Exerccios................................................................................................34

    3. Movimentos bi e tridimensional

    3.1 Introduo..................................................................................................35

    3.2 Decomposio de movimentos..................................................................37

    3.3 O movimento acelerado.............................................................................38

    3.4 Movimentos planos descritos por coordenadas polares............................43

    Exerccios................................................................................................45

    4. As leis de Newton

    4.1 Introduo..................................................................................................49

    4.2 Referenciais...............................................................................................53

    4.3 Aplicaes das leis de Newton..................................................................54

    4.4 Movimento circular...................................................................................63

    4.5 Fora retardada proporcional velocidade...............................................67

    4.6 Foras observadas na natureza..................................................................69

    4.7 Foras inerciais..........................................................................................75

    Exerccios................................................................................................79

    ndice

  • ii

    5. Trabalho e energia

    5.1 Trabalho e energia cintica.......................................................................85

    5.2 Potncia.................................................................................................... 90

    5.3 Energia potencial.......................................................................................90

    5.4 Foras conservativas..................................................................................92

    5.5 Determinao da fora a partir da energia potencial.................................94

    5.6 Foras dissipativas.....................................................................................95

    5.7 Conservao de energia.............................................................................96

    5.8 Corpo so sob a ao de um potencial arbitrrio.....................................100

    Exerccios..............................................................................................101

    6. Sistema de partculas. Conservao de momentum

    6.1 Centro de massa ......................................................................................107

    6.2 Movimento do centro de massa...............................................................109

    6.3 Sistemas onde a massa varia....................................................................112

    Exerccios..............................................................................................116

    7. Colises

    7.1 Impulso....................................................................................................119

    7.2 Transporte de momentum para uma superfcie. Presso de um gs........121

    7.3 Coliso e conservao de momentum.....................................................123

    Exerccios..............................................................................................127

    8. Dinmica do corpo rgido

    8.1 Introduo ...............................................................................................131

    8.2 Rotao em torno de um eixo fixo...........................................................131

    8.3 Energia rotacional e momento de inrcia................................................134

    8.4 Dinmica da rotao em torno de um eixo fixo.......................................142

    8.5 Equilbrio esttico de um corpo rgido....................................................145

    8.6 Acelerao constante...............................................................................147

    8.7 Momentum angular..................................................................................152

    8.8 Torque e momentum angular de um sistema de partculas.....................154

    8.9 Relao trabalho-energia rotacional........................................................158

    8.10 Conservao do momentum angular.....................................................159

    8.11 Combinao de translao e rotao.....................................................162

    Exerccios..............................................................................................167

    9. Oscilaes

    9.1 O movimento harmnico simples............................................................175

  • iii

    9.2 O sistema massa-mola.............................................................................178

    9.3 O sistema massa-mola com gravidade.....................................................181

    9.4 O pndulo matemtico.............................................................................182

    9.5 O pndulo fsico.......................................................................................184

    9.6 Oscilao de dois corpos.........................................................................185

    9.7 O sistema mola-cilindro...........................................................................186

    9.8 Oscilaes amortecidas............................................................................187

    9.9 Oscilaes foradas.................................................................................188

    Exerccios..............................................................................................192

    10. Movimento ondulatrio

    10.1 Introduo..............................................................................................195

    10.2 Propagao de pulsos numa corda.........................................................197

    10.3 Ondas sonoras........................................................................................198

    10.4 Ondas harmnicas..................................................................................201

    10.5 Efeito Doppler.......................................................................................202

    10.6 Ondas estacionrias...............................................................................205

    10.7 Funes de onda no caso estacionrio...................................................209

    10.8 Interferncia...........................................................................................210

    Exerccios..............................................................................................212

    11. Gravitao

    11.1 Introduo..............................................................................................215

    Exerccios..............................................................................................221

    12. Mecnica dos fluidos

    12.1 Introduo..............................................................................................225

    12.2 Hidrosttica............................................................................................226

    12.3 Princpio de Arquimedes.......................................................................229

    12.4 Dinmica dos fludos.............................................................................231

    12.5 Teorema de Bernouilli...........................................................................233

    12.6 Viscosidade............................................................................................238

    Exerccios..............................................................................................241

    13. Termologia e termodinmica

    13.1 Introduo..............................................................................................245

    13.2 Medida da temperatura..........................................................................247

    13.3 Equao de estado.................................................................................249

  • iv

    13.4 Interpretao microscpica da temperatura...........................................250

    13.5 Dilatao trmica...................................................................................252

    13.6 Calor e trabalho.....................................................................................255

    13.7 Transmisso de calor........