Física I (FIS121)

(2010)

Prof. José Garcia Vivas Mirandavivas@ufba.br

Cronograma...CvMob

Algodoo

Bibliografía complementar

Fundamentos de Física: Mecânica – Vol. 1. Robert Resnick, Jearl Walker e David Halliday. Ed.: LTC.

Sears e Zemansky – Física I, Hugh D. Yong e R. A. Freedman, 10a edição. Adison Wesley.

Física – Vol. 1. David Halliday, Robert Resnick e Kenneth S. Krane. Ed.: LTC.

Curso de Física Básica: Mecânica. H. Moysés Nussenzveig. Ed. Edgard Blücher LTDA.

Capítulo 1 Sobre a Ciência

O que é ciência?

Capítulo 1 –Sobre a CiênciaCiência é o corpo de

conhecimentos que descreve a ordem na natureza e a origem dessa ordem.

Tem como finalidade reunir conhecimento sobre o mundo, organizá-lo e condensá-lo em leis e teorias testáveis.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

História da ciência:-Grécia-Império romano-Bárbaros (idade das trevas)-Século XIII surge a universidade na Europa

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Medidas científicas:Uma boa ciência é feita com uma boa medida. (Lord Kelvin)

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Precisamos de bons instrumentos para fazermos boas medidas?

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Medida do tamanho da Terra:O bibliotecário de Alexandria: Eratóstenes, cerca de 235 a.C.Circunferência = 40.000km

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Matemática: uma das linguagens da ciência.Idéias expressas com a matemática, não são ambíguas.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Atitude científica:-Fato-Hipótese-Teoria

Capítulo 1 –Sobre a CiênciaAtitude científica:

-Fato Dados a respeito do mundo passíveis de revisão.-Hipótese Idéia passível de ser testada.-Teoria (leis) conjunto de hipóteses testadas.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Hipóteses :-Científicas -Não-científicas

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Quais dessas hipóteses é científica?a)Os átomos são as menores partículas da matériab)O espaço é permeado de uma substância não-detectável.c) Garcia é o melhor professor de todos os tempos.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

O método científico (abordagem indutiva)

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência, Arte e ReligiãoO que tem em comum e diferente?

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência, Arte e ReligiãoTodas buscam um significado para o mundo em nossa volta.Contudo têm raízes diferentes:

A ciência entender a ordem do cosmoA religião busca o porque da ordem. A arte é a interpretação pessoal e criativa

dessa ordem.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência e TecnologiaSão a mesma coisa?

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Ciência e TecnologiaA ciência reúne conhecimento e o organizaA tecnologia usa esse conhecimento para propósitos práticos.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Física: A ciência fundamentalMovimento, força, energia, matéria, luz, calor, som e o interior dos átomos.

Capítulo 1 –Sobre a Ciência

Os físicos são, por excelência,

observadores da natureza.

Qual foi a última vez que fizemos

isso?

Capítulo 1 –Sobre a CiênciaFísica × Engenharia

A ciência e a engenharia estão baseadas em comparações. Precisamos de regras para estabelecer como as grandezas são medidas e comparadas, assim como realizar experimentos para estabelecer as unidades para essas medições e comparações.Ex: O desenvolvimento de relógios atômicos de extrema exatidão (físicos) foi necessário para a utilização de GPS (Global Positioning System) e o desenvolvimento da navegação e comunicação global.

Medição em Física

A física está baseada na medição de grandezas físicas. Algumas grandezas físicas foram escolhidas como grandezas fundamentais (como o comprimento, o tempo e a massa); cada uma foi definida e termos de um padrão e recebeu uma unidade de medida (como o metro, o segundo e o quilograma). Outras grandezas físicas são definidas em termos das grandezas fundamentais e de seus padrões de unidades

Sistema Internacional de Unidades (SI)

Em 1971, na 14ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas, foram selecionadas sete grandezas como fundamentais, as quais formam a base do SI. Três grandezas básicas do SI são:

Obs: várias unidades são definidas em relação em termos das unidades básicas.Ex: 1 watt = 1 W = 1 kg.m2/s3

Grandeza Nome da Unidade

Símbolo da Unidade

Comprimento

metro m

Tempo segundo sMassa quilograma kg

A notação científica emprega potências de 10 para representar números muito grandes ou muito pequenos. Ex:1.450.000.000 m = 1,45×109 m0,000000567 m = 5,67×10-7 m

São exemplos de prefixos para unidades no SI:Fator Prefixo Símbolo

109 giga- G106 mega- M103 quilo- k10-2 centi- c10-3 mili- m10-6 micro-

10-9 nano- n10-12 pico- p

Comprimento (metro) 1792 (França) – um décimo de milionésimo da distância entre o Pólo Norte e o Equador. Mais tarde, por razões práticas o metro foi definido como a distância entre duas linhas finas gravadas nas extremidades de uma barra de platina-irídio (barra do metro padrão).

1960 - foi adotado outro padrão baseado no comprimento de onda da luz (1.650.763,73 comprimentos de onda da luz emitida por átomos de criptônio).

1983 – O metro é o comprimento da trajetória percorrida pela luz no vácuo durante o inervalo de tempo de 1/299.792.458 de um segundo.

Tempo (segundo)

13ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas (1967) adotou o segundo baseado no relógio de césio-133.

Um segundo é o tempo tomado por 9.192.631.770 oscilações da luz (de um comprimento de onda especificado) emitida por um átomo de césio-133.

Sinais de tempo precisos são enviados a outras partes do mundo através de sinais de rádio sincronizados com relógios atômicos em laboratórios de padronização.

Massa (quilograma)

O padrão de massa do SI é um cilindro de platina-irídio mantído próximo a Paris, ao qual foi atribuída a massa de 1 quilograma.

Um segundo padrão de massa é o padrão atômico. Foi atribuída a massa de 12 unidades de de massa atômica (u) ao átomo de carbono-12. A relação entre as duas unidades é:

1u=(1,6605402±0,0000010)×10-27 kg

Cópia N°20 do Padrão Internacional do quilograma (de Sèvres,na França)

33

Distâncias• Imagine um transporte que

viajasse a 3.000 Km/h (Concord).

• Rápido não?

• A essa velocidade demoraríamos apenas 1 minuto para sair da Ribeira e chegar em Itapoã.

34

Distâncias

• A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo.

35

Distâncias

• A essa velocidade demoraríamos 13 horas para dar a volta no mundo.

Distâncias

• 5 dias para chagar na Lua.

36

DistânciasDistâncias

• 3 anos para Marte.

37

DistânciasDistâncias

• 6 anos para o Sol

38

DistânciasDistâncias

30 anos para Júpiter

39

DistânciasDistâncias

7.700 anos7.700 anos

a estrela mais próxima, Alfa Centaurium

40

Grandeza temporal• Temos __ minutos que estamos

conversando.

• Faz 2006 anos que nasceu Jesus.

• O primeiro homem surgiu aproximadamente a 3.200.000 anos atrás.

• A Terra surgiu à 4.650.000.000 anos atrás.

• O Universo à 15.000.000.000 anos atrás.

15.000 anos atrás

41

Grandeza temporalSe fossemos escrever um livro de 500

páginas sobre a história do Universo o homem estaria na última frase do último parágrafo da última página.

Se o Universo tivesse sido criado em Janeiro, a terra apareceria em março e o homem faltando menos de um segundo para o ano novo.

42

Um pequenez

O Pequeno Universo

• Qual a menor coisa que conhecemos?

3 mm

Pulga

0,25 mm

Ácaro

43

0,25 mm

Ácaro

Streptococcus pyogenes(dor de garganta)

10 m

25x

O Pequeno Universo

Vírus da AIDS

10 nm

1000x

100x Átomo

1 Å

44

O Pequeno Universo

• Em um pequeno grão de arroz temos aproximadamente 2x1022 átomos.

São 2.000.000.000.000.000.000.000 de átomos em Um pequeno grão de arroz!

Exemplo do copo de água nos oceanos.

Número de habitantes no mundo 5.700.000.000 habitantes.

45

O Pequeno Universo

• Se a Terra fosse do tamanho de um átomo, em um grão de arroz teríamos aproximadamente 2.800 sistemas solares!!!

46

Grandeza temporal• Porque é tão difícil pegar

uma muriçoca?• É como se o tempo

passasse mais rápido para ela.

• Para ela 2 meses é toda uma vida!

Uma borboleta pousada em uma árvore pensará que aquele tronco é

eterno!

47

Grandeza temporal• Neste segundo que se

passou, uma única partícula de ar se chocou aproximadamente 8.000.000.000 vezes com outras partículas de ar.

• Tempo relativo de Einstein

48

A imensidão do minúsculo

• “Eu poderia viver recluso em uma casca de noz e me considerar rei do espaço infinito...” Shakespeare, Hamlet, ato 2, cena 2.

• Eu poderia viver recluso, por apenas um segundo em uma casca de noz e me considerar rei eterno do espaço infinito