O Método Científico é uma forma de sistematizar (colocar em um sistema) o conhecimento que a sociedade adquire, por meio de pessoas curiosas a respeito de fenômenos percebíveis. Este método pode ser dividido em etapas:
1ª etapa: Observar fenômeno: perceber que algo acontece.
2ª etapa: Problematizar: por que isso acontece?
3ª etapa: Experimentações e Medições: fazer testes para investigar estes fenômenos, medindo resultados.
4ª etapa: Modelagem: propor um modelo que tente explicar a ocorrência desse fenômeno.
5ª etapa: Previsibilidade: o modelo deve funcionar para prever resultados, ou prever a ocorrência dos fenômenos, sem a necessidade de observação direta deste.
Para fazermos estas medições, podemos usar diferentes instrumentos de medidas: régua, fita métrica, relógio, calendário, odômetro, termômetro, balança...
Existem diferentes instrumentos de medida para diferentes grandezas, ou seja, para medirmos a grandeza de comprimento usamos a régua e a fita métrica, mas para medirmos a grandeza tempo usamos o relógio e o calendário, para medir a grandeza massa de um objeto usamos a balança e para medir a grandeza temperatura usamos o termômetro.
Estes instrumentos são usados para medir os fenômenos observáveis, transformando o que conseguimos ver e sentir em números. Ao fazermos a leitura do número que é mostrado no instrumento de medida, cada número significa que aquele aparelho mediu tantas vezes aquela medida padrão. A medida padrão que é usada pode ser o metro, centímetro, gramas, quilogramas, segundos, dias... cada uma dessas é chamada de Unidades de Medida. Seja, quando falamos que medimos 5 centímetros na régua, queremos dizer que a régua mediu cinco vezes a unidade padrão centímetro.
Estas unidades de medidas podem ser:
*divididas por 100 e passam a ser chamadas "centi" (como, por exemplo, centímetro que é um metro dividido em 100 partes iguais).
*divididas por 1.000 e passam a se chamar "mili" (como exemplo o milímetro que é um metro dividido por mil e o miligrama que é um grama dividido por mil.
*multiplicado por 1.000 e passam a se chamar "quilo" (como por exemplo o quilograma e o quilômetro).
Existem unidades menores: "micro" é 10-6 (ou seja: dividir a unidade por 1.000.000), "nano" é 10-9 (ou seja: dividir a unidade por 1.000.000.000).
Existem unidades maiores: "mega" é 106 (ou seja: multiplicar a unidade por 100.000), "giga" é 109 (ou seja multiplicar a unidade por 1.000.000.000), tera é 1012 (ou seja multiplicar a unidade por 1.000.000.000.000). Estes são muito usados para medir a grandeza de bytes quando se fala em pendrive. [Curiosidade: o byte vem la linguagem computacional que utiliza um alfabeto baseado em combinações de zero e um, chamado sistema binário, daí bite: bi são 2.]
Para fazer a conversão de uma unidade em outra, recomendo que vocês sempre usem a análise dimensional ou seja, faça a igualdade (1metro=1.000 milímetros, ou 1quilograma=1.000gramas).
Lembre que embaixo de todo número sempre tem um número 1 dividindo ele. Então, passe este número um para o outro lado da igualdade, multiplicando um termo da sua igualdade por 1. Pegue então este termo que estava multiplicado por um e passe ele para o outro lado da igualdade dividindo o termo. Assim, temos 1metro dividido por 1.000milímetros é igual a um. Então, use este fator de conversão para transformar qualquer unidade.
O Sistema Internacional de Unidades. Com tantas variações de unidades para medir grandezas, resolveu-se estabelecer unidades representantes de cada grandeza. Assim, costumamos medir força em newton (N), pressão em pascal (Pa), energia em Joule (J), potência em watt (W), carga elétrica em coulomb (C), diferença de potencial em volt (V), resistência elétrica em ohm (Ω), frequência em hertz (Hz).
As grandezas podem ser escalares ou vetoriais.
Grandezas escalares: têm apenas módulo (que é o número) e unidade de medida. Exemplo: comprimento (uma mesa mede 2 metros), massa (65kg), temperatura (37ºC).
Grandezas vetoriais: têm módulo (que é o número), unidade de medida, direção (horizontal, vertical, diagonal) e sentido (sentido horário, anti horário, para o norte, para cima, para o lado, para baixo, da esquerda para a direita). As grandezas vetoriais podem ser representadas por uma seta, em que o tamanho da seta está relacionada ao módulo (número), a orientação da barra da seta indica a direção e a ponta da seta indica o sentido. Exemplo: deslocamento (ir de casa até o shopping é diferente de ir do shopping até em casa), peso (força gravitacional que puxa todos corpos da Terra em direção ao centro deste planeta), velocidade (ir mais rápido ou mais devagar e para aonde), aceleração (frear ou arrancar).
Decompor vetores: é sempre importante e facilita a compreensão, mas para isso, faça uma revisão sobre seno e cosseno láaaaa no livro de matemática.
Como saber quantos números usar no resultado?
Se você tiver fazendo uma conta de multiplicação ou divisão, irá usar a mesma quantidade de quem tem menos números (os chamados algarismos significativos).Se você tiver fazendo uma conta de adição ou subtração (mais ou menos), irá usar a mesma quantidade de quem tem menos casas decimais, ou seja, de quem tem menos números à direita da vírgula.
EXERCÍCIOS DO MOODLE DE FÍSICA/UnB (https://ifserv.fis.unb.br)
1. A água que sai de certa torneira passa por uma mangueira e é usada para
encher uma piscina de 3,2 m largura, 8,4 m de comprimento e 2,1 m de
profundidade. A superfície da água sobe com velocidade de 42 mm/h. Se a
mangueira for retirada da piscina e colocada em um balde de 7 L, quantos
segundos serão necessários para enchê-lo?
A resposta correta é: 22,32.
Dica: Calcule qual o volume que ele enche os 42mm em 1 hora. Então, faça uma regra de três: se ele demora uma hora para encher esse volume, para encher 7 litros ele vai demorar quanto tempo? Facilita usar tudo no Sistema Internacional de Unidades (metro e segundo).
Dica: Calcule qual o volume que ele enche os 42mm em 1 hora. Então, faça uma regra de três: se ele demora uma hora para encher esse volume, para encher 7 litros ele vai demorar quanto tempo? Facilita usar tudo no Sistema Internacional de Unidades (metro e segundo).
2. A Antártica é aproximadamente semicircular, com um raio de 2000 km. A
espessura média da cobertura de gelo é de 3000 m. Assinale a alternativa que
representa corretamente a ordem de grandeza do volume de gelo, em centímetros
cúbicos, contido na Antártica. (Ignore a curvatura da Terra)
A resposta correta é: 10^22.
Dica: Calcule o volume do semi-círculo como metade da área de um círculo vezes a altura dele.
Dica: Calcule o volume do semi-círculo como metade da área de um círculo vezes a altura dele.
3. A densidade de um material é 1,386 g/cm³. Qual é o valor equivalente em
quilogramas por metro cúbico?
A resposta correta é: 1386,00.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
4. A energia de repouso E de um corpo em repouso de massa m é dada pela
equação de Einstein:
E=mc2 onde c é a velocidade da luz no vácuo. Determine E
para um corpo que possui massa m=9,11x10-31 kg (a massa de um
elétron com três algarismos significativos). A unidade do SI para energia E é o
joule (J); 1 J= 1 kgm2/s2. Multiplique sua resposta por
1014.
A resposta correta é: 8,19.
5. A lei da gravitação universal diz que duas partículas se atraem
gravitacionalmente por meio de uma força que é diretamente proporcional ao
produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que
as separa. A constante de proporcionalidade é chamada de constante de
gravitação universal. Assinale a alternativa que melhor representa as dimensões
dessa constante.
A resposta correta
é: M-1L3T-2.
Dica: Escreva a fórmula da gravitação universal e vá substituindo as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa.)
6. Ao medir o comprimento e a largura de uma sala de aula um estudante
obteve os seguintes resultados (respectivamente): 101,3m e 6,38m. Qual é a área
do piso da sala? Utilize a quantidade correta de algarismos significativos em
sua resposta, arrendondando o resultado se necessário.
A resposta correta é: 646,00.
Dica: Algarismos significativos são números totais. Na multiplicação a resposta tem a mesma quantidade de números que a menor grandeza.
7. Assinale Verdadeiro ou Falso em cada item abaixo.
*A carga do elétron, em coulombs, tem ordem de grandeza de 10-19.
*A ordem de grandeza da massa do planeta Terra é de 1024kg.
*A velocidade da luz no vácuo é da ordem de grandeza de 108
km/h.
*A ordem de grandeza da massa, em quilogramas, de um ser humano adulto
é de 10².
A resposta correta é: A carga do elétron, em
coulombs, tem ordem de grandeza de 10-19. → Verdadeiro, A ordem de
grandeza da massa do planeta Terra é de 1024kg. → Falso, A
velocidade da luz no vácuo é da ordem de grandeza de 108km/h. →
Falso, A ordem de grandeza da massa, em quilogramas, de um ser humano adulto é
de 10². → Verdadeiro.
Dica: Ordem de grandeza não tem unidade. É só a potência de 10.
Dica: Ordem de grandeza não tem unidade. É só a potência de 10.
8. A Terra tem uma massa de 5,98 x 10^24 kg. A massa média dos átomos que
compõem a Terra é de 40 u. Assinale a opção que melhor representa uma
estimativa do número de átomos que existem na Terra.
A resposta correta é: 10^50.
9. Começando pelas definições 1 pol (polegadas) = 2,54 cm e 12 pol=1 ft
(pés), calcule quantos pés existem em 8,1 km. Divida o resultado por 1000.
A resposta correta é: 26,57.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais difícil de errar a questão.
10. Com resistência do ar, uma gota de água chega ao chão com velocidade
terminal dada por
, onde m é a massa da gota, γ é uma grandeza desconhecida, µ é
a densidade média do ar, C é uma constante adimensional e A é a área de contato
da gota de água com o ar. Nessa equação, o fator γ tem a mesma dimensão de:
A resposta correta é: Aceleração.
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa).
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa).
11. Considerando o Sistema Internacional de unidades (SI), onde v e v0
são as velocidades final e inicial, respectivamente, indique dentre as opções
abaixo, a que apresenta a equação INCORRETA :
12. Duas quantidades físicas devem ter as mesmas dimensões para serem
multiplicadas.
A resposta correta é: Falso.
13. Em um experimento verificou-se a proporcionalidade existente entre
energia e a frequência de emissão de uma radiação característica. Nesse caso, a
constante de proporcionalidade, em termos dimensionais, é equivalente a:
A resposta correta é: Momento angular
14. Estima-se que a população mundial alcançará 8,5 *10^9 de habitantes em
2030. Segundo as regras de notação científica, o número que representa a
população mundial no ano de 2030 tem 2 algarismos significativos.
A resposta correta é: Verdadeiro.
15. Estime a ordem de grandeza do volume de ar, em litros, inspirado por
uma pessoa de 80 anos ao longo de toda sua vida. Considere que em uma
inspiração normal (não forçada) a quantidade de ar trocada entre o organismo e
o meio externo é de 0,5 litro e que a frequência respiratória normal seja de 12
respirações por minuto.
A resposta correta é: 10^8.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais difícil de errar a questão.
16. Faça a seguinte operação, dando a resposta com o número correto de
algarismos significativos: 39,815 + 81,3 + 0,853
A resposta correta é: 122,0.
17. Julgue a afirmação abaixo em verdadeira ou falsa:
A igualdade 23,2 + 5,174 = 28,4 respeita a teoria de algarismos
significativos.
A resposta correta é 'Verdadeiro'.
Dica: Na soma, a resposta tem o mesmo número de casas decimais (números depois da vírgula) que a grandeza com a menor quantidade de casas decimais.
Dica: Na soma, a resposta tem o mesmo número de casas decimais (números depois da vírgula) que a grandeza com a menor quantidade de casas decimais.
18. Julgue os itens abaixo atribuindo (V) para os verdadeiros e (F) para os
falsos.
*As dimensões de duas quantidades Fı́sicas devem, necessariamente, ser
idênticas para realizar as operações de soma ou subtração.
*Se o tamanho de um próton é da ordem de 10-15m e o tamanho
do universo visível é da ordem de 1026m, então, podemos concluir que
o tamanho do universo é 26 ordens de grandeza maior que o próton.
A resposta correta é: As dimensões de duas quantidades
Fı́sicas devem, necessariamente, ser idênticas para realizar as operações de
soma ou subtração. → V, Se o tamanho de um próton é da ordem de 10-15m
e o tamanho do universo visível é da ordem de 1026m, então, podemos
concluir que o tamanho do universo é 26 ordens de grandeza maior que o próton.
→ F.
Dica: Ele fala que o universo é 26 ordens de grandeza maior que o próton.
Dica: Ele fala que o universo é 26 ordens de grandeza maior que o próton.
19. Na expressão D = λ (v^x)/a
D representa uma distância, v uma velocidade e a uma aceleração; λ é
uma constante adimensional. Utilizando análise dimensional, determine o valor
do expoente x.
A resposta correta é: 2.
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa).
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa).
20. O cran é uma unidade britânica de volume para arenques pescados e ainda
frescos (não defumados): 1 cran = 170,474 litros de peixe, o que corresponde a
cerca de 750 arenques. Suponha que, para passar pela alfândega da Arábia
Saudita, um carregamento de 8381 crans deve ser declarado em termos de covados
cúbicos, onde o covado é uma unidade árabe de comprimento: 1 covado = 48,26
centímetros. Determine quanto deve ser declarado.
A resposta correta é: 12711,4.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
21. O índice de leitura no Brasil é apenas de 2 livros por pessoa, por ano,
enquanto que em países desenvolvidos esse índice chega a 15 livros. Qual é a
ordem de grandeza do número de livros lidos, por ano, no Brasil? (OBS.:
responda somente o valor do expoente encontrado)
A resposta correta é: 8.
Dica: Ele quer quantos livros são lidos por ano no Brasil.
Dica: Ele quer quantos livros são lidos por ano no Brasil.
22. O maior diamante do mundo é o First Star of Africa (Primeira Estrela da
África), montado no Cetro Real Inglês e mantido na Torre de Londres. Seu volume
é igual a 1,84 pol.3. Qual é o seu volume em centímetros cúbicos?
A resposta correta é: 30,2.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil. Lembre-se que você pode fazer qualquer coisa em uma equação se o fizer nos dois lados. Então, na análise dimensional, podemos elevar uma fração ao cubo para termos unidade de volume.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil. Lembre-se que você pode fazer qualquer coisa em uma equação se o fizer nos dois lados. Então, na análise dimensional, podemos elevar uma fração ao cubo para termos unidade de volume.
23. Qual a ordem de grandeza do número de segundos existentes em 2,12
século(s)? OBS.: Dê sua resposta somente com o expoente, sem a base 10. Por
exemplo: 10³ => Resp.: 3
A resposta correta é: 9.
24. Quando camadas adjacentes de um fluido viscoso deslizam
regularmente umas sobre as outras, o escoamento é dito laminar. Sob certas
condições, o aumento de velocidade provoca o regime de escoamento turbulento,
que é caracterizado por movimento aleatórios das partículas do fluido.
Observa-se, experimentalmente, que o regime de escoamento (laminar ou
turbulento) depende de um parâmetro adimensional (número de Reynolds) dado por
R=ραvβdγηδ, em que ρ é
a densidade do fluido, v,
sua velocidade, η, seu coeficiente de viscosidade e d uma distância característica
associada à geometria do meio que circunda o fluido. Por outro lado, num outro
tipo de experimento, sabe-se que uma esfera de diâmetro D, que se
movimenta num meio fluido, sofre a ação de uma força de arrasto viscoso dada
por F=3πDηv. Assim sendo, com relação aos
respectivos valores de α, β, γ, δ, uma
das soluções é:
A resposta correta é: α=+1, β=+1,
γ=+1, δ=-1
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa). Lembre-se que você colocar uma potência negativa, a fração se inverte.
Dica: Substitua as grandezas por suas unidades. Então, isole a constante e corte as grandezas que se anulam (porque qualquer coisa dividido por ela mesma é igual a 1... e qualquer coisa vezes 1 continua qualquer coisa). Lembre-se que você colocar uma potência negativa, a fração se inverte.
25. Quando Pheidippides correu de Maratona a Atenas em 490 a.C. para trazer
a notícia da vitória grega sobre os persas, ele provavelmente correu a uma
velocidade de cerca de 11,5 passeios por hora (passeio/h). O passeio é uma
antiga unidade grega de comprimento, como são o estádio e o plethron: 1 passeio
foi definido como sendo igual a 4 estádios, 1 estádio foi definido como sendo 6
plethra, e, em termos de uma unidade moderna, 1 plethron é 30,8 metros.
DETERMINE em metros por segundo, a velocidade desenvolvida por Pheidippides.
A resposta correta é: 2,36.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
26. Sabendo que a velocidade v de propagação de uma
onda em uma corda vibrante é proporcional a alguma potência da força de
tensão F na corda, digamos Fm, e a alguma potência da
densidade linear µ, digamos µn, utilizando análise
dimensional, indique abaixo a alternativa que melhor representa os valores dos
expoentes m e n.
A resposta correta é: m=1/2 e n= -1/2
Dica: Escreva uma equação com as grandezas solicitadas e substitua estas grandezas por suas unidades de medida. Vá cancelando tudo que você conseguir no lado direito da equação e veja o que você poderia fazer para que ela ficasse igual ao lado esquerdo (metro/segundo).
Dica: Escreva uma equação com as grandezas solicitadas e substitua estas grandezas por suas unidades de medida. Vá cancelando tudo que você conseguir no lado direito da equação e veja o que você poderia fazer para que ela ficasse igual ao lado esquerdo (metro/segundo).
27. Se um litro de água corresponde a um volume de 10 cm por 10 cm por 10
cm, então a alternativa que melhor representa, em metros cúbicos, o volume de
2.5 litros de água é:
A resposta correta é: 2,5x10-3.
28. Suponha que uma fazenda seja avaliada em R$0,44 o metro quadrado.
Sabendo que 1 milha é aproximadamente igual a 1,61 km, calcule o preço de uma
fazenda de área total igual a 1,16 milhas quadradas.
A resposta correta é: 1323007,84.
29. Um corpo em queda na presença do ar está sujeito à força F = −mg − bv ,
sendo m a massa, g a aceleração da gravidade e v a velocidade. Com respeito a
esse movimento, julgue, em verdadeira ou falsa, a afirmação abaixo:
A dimensão de b é [M ]/[T ].
A resposta correta é 'Verdadeiro'.
30. Uma planta cresceu 9,7 polegadas em exatos 26 dias. Sabendo-se que uma
polegada equivale a 25,4 milímetros. DETERMINE, em nanômetros (10-9
m) por segundo, a velocidade de crescimento da planta.
A resposta correta é: 109,7.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
31. Uma planta cresceu 14,52 polegadas em exatos 22 dias. Sabendo-se que
uma polegada equivale a 25,4 milímetros. DETERMINE, em μm , o quanto a planta cresceu
no intervalo de 307 s.
A resposta correta é: 59,6.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
32. Uma planta cresceu 755 mm em 1,42 dias. Qual foi a velocidade de
crescimento da planta em micrômetros por segundo (com precisão de duas casas
decimais)?
A resposta correta é: 6,154.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
Dica: Fazer por análise dimensional é mais fácil.
33. Uma cápsula multivitamínica pode conter 8,7 mg de uma vitamina e a
dose diária recomendada é de 1,0 g/dia. Quantas dessas cápsulas uma pessoa
deverá tomar a cada dia para obter a quantidade adequada dessa vitamina, se não
receber nada de outras fontes?
A resposta correta é: 114,94.
Dica: Para descobrir quantas cápsulas, você precisa saber quantas cápsulas cabem em 1 grama. Então é só dividir 1 grama por 8,7mg.
Dica: Para descobrir quantas cápsulas, você precisa saber quantas cápsulas cabem em 1 grama. Então é só dividir 1 grama por 8,7mg.
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