Forças

Ementa da disciplina Física II

Comportamento dos fluidos, óptica geométrica, oscilações, ondas em meios elásticos e ondas sonoras, termodinâmica, propriedade térmica e molecular da matéria, teoria cinética dos gases, entropia.

Bibliografia:

Básica:

NUSSENZVEIG. H. M. Curso de física básica: fluidos, oscilações e ondas, calor. 4a Ed. São Paulo: Edgar Blucher, 2002. 314 p.

RAMALHO JUNIOR. F. et Al. Os fundamentos da física. V2. São Paulo: Moderna. 1993.

HALLIDAY, Resnick, Walker. Gravitação Ondas e Termodinâmica, vol2 7ª Ed LTC, 2006.

Complementar:

TIPLER, P. A. Física: Eletricidade, Magnetismo e Óptica – v2. J. C. Editora, 2000 – 476 p.

RAMALHO JUNIOR, F et al Os fundamentos da física. V 3. São Paulo: Moderna, 1993.

LUZ, A. M. R. Curso de física. V2. São Paulo: Scipione, 2000. 391 p.

1. FLUIDOS

1.1 Comportamento dos Fluidos

Os fluidos compreendem os líquidos e gases.

- Líquidos: escoam até ocupam as partes mais baixas dos recipientes que os contém. Isso acontece devido à ação da gravidade.

- Gases: se expandem até ocuparem todo o volume do recipiente com os contém.

Figura 1

Recipientes contendo moléculas de gás, líquido e sólido

Gás Líquido Sólido

GASES LÍQUIDOS SÓLIDOS

Distância entre as moléculas Distantes Próximas Muito próximas

Força de ligação das moléculas Fraca Média Forte

Volume Muito variável Variável Fixo

→ Vamos pensar um pouco?

• Agitação das moléculas x temperatura

• Zero absoluto (0 k = - 273 oC) = agitação zero das moléculas

• Astronauta no lançamento de foguetes

• Força gravitacional x força elétrica (atômica)

1.2 Massa Específica (ρ)

É uma das principais propriedades de uma substância, a qual é a razão entre a sua massa e seu volume:

ρ = m/v No S.I. ρ = kg/m3

O grama g foi definido como sendo a massa de 1 cm3 da água; daí sua massa específica ser de 1 g/cm3 (sistema CGS) ou 1000 kg/m3 (SI).

• 1 litro l = 10-3 m3. 1,0 litro de água = 1,0 kg

Massa específica ρ de alguns materiais:

Material Massa Específica (kg/m3)

Ar 1

Madeira 0,7. 103

Gasolina 0,7. 103

Álcool 0,8. 103

Gelo 0,9. 103

Água 1,0. 103

Água do mar 1,02. 103

Alumínio 2,7. 103

Terra 5,5. 103

Ferro 7,96. 103

Chumbo 11,3. 103

Ouro 19,3. 103

Ósmio 22,5. 103

• Quando ρs < ρag flutua na água

• Quando ρs > ρag afunda na água

1.3 Densidade Relativa (d) (ou simplesmente densidade): é a razão entre a massa específica ρ de uma substância e a da água.

Ex: A densidade relativa do alumínio é 2,7. O que isso significa?

dral = 2,7 2,7 = ρal / ρag ρal = 2,7 .ρag

Significa, então, que o alumínio é 2,7 vezes mais denso que a água, ou seja, num mesmo volume o alumínio tem 2,7 vezes mais massa que a água.

Exercício 1) Em 1,0 m3 de alumínio, qual a massa ali contida?

Exercício 2) Um copo de 200 ml está cheio de água a 4 oC. Quando o copo é aquecido a 80 oC, 6 g de água derramam. Qual a massa específica da água à temperatura de 80 oC? Despreze a expansão volumétrica do copo.

Resolução:

→ Vamos pensar um pouco?

• Que conclusão você pode tirar?

• E com o ar, acontece a mesma coisa?

• Por que o navio não afunda se ele é feito de aço, que á mais denso que a água?

Exercício 3) Um cubo metálico maciço tem 8,0 cm de aresta e 4,08 kg de massa. Pede-se: (a) a massa específica ρ do cubo, (b) se o cubo fosse feito de um único elemento, listado na tabela dada, qual seria esse elemento, e (c) se esse, estando na água, iria afundar ou boiar? Por quê?