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Grandezas e unidades
Física Aplicada – 2018/19
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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.
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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
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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.
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Grandezas
● Fundamentais:
– Comprimento
– Massa.
– Tempo.
– Intensidade da corrente elétrica.
– Temperatura absoluta.
– Intensidade luminosa.
– Quantidade de materia.
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Grandezas
● Derivadas:
● Volume
● Densidade
● Pressão
● Velocidade
● Aceleração
● Energia
● Força
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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.
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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
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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
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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
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Resultados e erros
● Erros fortuitos
● Distribuição normal
● Distribuição t de Student
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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
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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
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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
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Elementos de um vetor
● INTENSIDADE
● DIREÇÃO
● SENTIDO
● PONTO DE APLICAÇÃO
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Fenómenos ondulatórios
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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
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Ondas
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A energia é transmitida ao longo do estádio mas as pessoas permanecem nos mesmos lugares (apenas se levantam e
voltam a sentar).
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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.
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Ondas e energia
Uma ONDA é a propagação de uma perturbação.
Transporta energia mas não matéria.
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Classificação das ONDAS quanto à sua natureza.
◦ Ondas Mecânicas: necessitam de um meio material para se propagarem.
Ex. Pulso numa corda, ondas sonoras.
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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
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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.
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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.
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ONDAS LONGITUDINAIS
Se comprimirmos a mola...
As espiras da mola movem-se na mesma direção da propagação da onda
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ONDAS LONGITUDINAIS
• A perturbação dá-se na direcção da propagação da onda.
Som: onda longitudinal
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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
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Formalismo Complexo para Descrição do Movimento Circular.
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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
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Duas ondas transversais com eixos de polarização formando um certo ângulo e diferentes fases, quando combinadas, exibem o fenômeno de polarização circular:
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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.
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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
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Princípio de Huygens
Estabelece que, num movimentoondulatório progressivo, cada ponto deuma frente de onda se comporta comocentro emissor de novas ondas com igualperíodo.
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Características das ondas
Uma onda é descrita pelas seguintes características físicas:
• Amplitude, A
• Frequência, f
• Comprimento de onda,
• Velocidade, v