Minimanual de Física by Editora Rideel

COORDENAÇÃO

Bruno Galelli Chieregatti e João de Sá Brasil Lima

Física Enem,Vestibulares e Concursos

INCLUI:

• Conteúdo didático, dividido por assuntos de acordo com o edital do Enem, vestibulares e concursos públicos • Questões comentadas das provas dos últimos concursos e principais vestibulares

Abordagem teórica com linguagem si para auxiliamples estudos de r os não quer pequem rde tempo! r

COORDENAÇÃO

Bruno Galelli Chieregatti e João de Sá Brasil Lima

Física

COORDENAÇÃO

Bruno Galelli Chieregatti e João de Sá Brasil Lima

Física

Expediente Presidente e editor diretora editorial editora-assistente Projeto Gráfico diaGramação revisão

Italo Amadio Katia F. Amadio Mari de Barros Sergio A. Pereira Adriana Aguiar Santoro Valquíria Matiolli

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua CRB-8/7057

Santos, Caio Cesar Pereira Minimanual de física: Enem, vestibulares e concursos / Caio Cesar Pereira Santos, José Gomes Ribeiro Filho; coordenadores: Bruno Galelli Chieregatti, João de Sá Brasil Lima. -- São Paulo : Rideel, 2017. (Minimanuais) 192 p. ISBN 978-85-339-4193-9 1. Física 2. Física - Problemas, questões, exercícios I. Título II. Ribeiro Filho, José Gomes III. Chieregatti, Bruno Galelli V. Lima, João de Sá Brasil 17-0456

CDD 530

Av. Casa Verde, 455 – Casa Verde CEP 02519-000 – São Paulo – SP e-mail: sac@rideel.com.br www.editorarideel.com.br Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio ou processo, especialmente gráfico, fotográfico, fonográfico, videográfico, internet. Essas proibições aplicam-se também às características de editoração da obra. A violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafos, do Código Penal), com pena de prisão e multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenizações diversas (artigos 102, 103, parágrafo único, 104, 105, 106 e 107, incisos I, II e III, da Lei no 9.610, de 19/02/1998, Lei dos Direitos Autorais).

135798642 0717

Apresentação

Esta coleção constitui um instrumento valioso para estudo, pesquisa e consulta das mais variadas áreas do conhecimento humano. Com linguagem acessível, este livro da coleção contempla teoria simplificada e questões resolvidas. A teoria está de acordo com o conteúdo programático exigido em edital do Enem, vestibulares e concursos públicos. A apresentação da resolução da questão visa à sistematização didática dos conhecimentos adquiridos. Nela, o concursando acompanhará as etapas de resolução como se estivesse assistindo a uma aula. Neste livro você verá com que frequência os tópicos da disciplina foram abordados pelas principais organizadoras nos últimos exames. Tomaram-se por base as questões presentes neste livro. É uma ferramenta importante para que o aluno comece a conhecer o perfil da banca que poderá fazer o seu próximo exame.

Os coordenadores

Sobre os autores

Caio Cesar Pereira Santos Doutorando em Engenharia Mecânica e pesquisador do Laboratório de Mecânica Offshore (LMO) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Possui graduação (dupla-diplomação) em Engenharia Mecânica pela Universidade de São Paulo (2013) e em Génie Mecánique et Matériaux pela École des Ponts ParisTech (2013). Especialista em modelagem numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos, trabalha com consultoria voltada à mecânica estrutural de cabos umbilicais e tubos flexíveis. Atua na área Offshore desde 2013, com experiência internacional na indústria de tubos flexíveis, participação em eventos especializados e publicações em congressos e periódicos internacionais.

José Gomes Ribeiro Filho Possui graduação em Física pela Universidade Estadual do Ceará e mestrado em Ciências Físicas Aplicadas pela Universidade Estadual do Ceará. Atualmente é aluno de Doutorado em Engenharia Civil na área de Recursos Hídricos pela Universidade Federal do Ceará e professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações.

Sumário

Capítulo 1 – Sistema internacional de unidades.............11 1. Sistema de unidades ................................................... 11 2. Vetores ........................................................................ 12 3. Centro de massa ......................................................... 13 Hora de praticar! ............................................................. 15 Capítulo 2 – Equilíbrio de partícula e corpo rígido ........19 1. Momento de uma força .............................................. 19 2. Equilíbrio de um corpo ............................................... 19 Hora de praticar! ............................................................. 20 Capítulo 3 – Hidrostática ...............................................25 1. Hidrostática ................................................................. 25 Hora de praticar! ............................................................. 28 Capítulo 4 – Cinemática .................................................33 1. Conceitos básicos de cinemática ................................ 33 2. Movimento uniforme .................................................. 33 3. Movimento uniformemente variado ........................... 34 4. Movimentos sob a ação da gravidade ........................ 36 5. Gráficos da cinemática ................................................ 37 6. Movimentos circulares ................................................ 39 7. Cinemática vetorial ..................................................... 40 Hora de praticar! ............................................................. 42 Capítulo 5 – Dinâmica ....................................................63 1. Leis de Newton e suas aplicações .............................. 63 2. Trabalho, energia, potência e rendimento ................. 65 3. Impulso, quantidade de movimento e choques mecânicos ................................................................... 67 Hora de praticar! ............................................................. 70

Capítulo 6 – Termologia.................................................103 1. Conceitos fundamentais de termologia ...................... 103 2. Termometria................................................................ 103 3. Calorimetria................................................................. 104 4. Propagação do calor ................................................... 105 5. Dilatação térmica de sólidos e líquidos ...................... 106 6. Gases ideais ................................................................ 107 7. Termodinâmica ........................................................... 109 Hora de praticar! ............................................................. 112 Capítulo 7 – Ondulatória e acústica ...............................129 1. Movimento harmônico simples ................................... 129 2. Conceitos básicos de ondas e pulsos ......................... 131 3. Reflexão, refração, difração, interferência e polarização.................................................................. 132 4. Ondas sonoras e efeito doppler ................................. 134 Hora de praticar! ............................................................. 137 Capítulo 8 – Óptica ........................................................143 1. Princípios da óptica geométrica ................................. 143 2. Reflexão da luz ............................................................ 144 3. Espelho plano ............................................................. 145 4. Espelhos esféricos ....................................................... 148 5. Refração luminosa ....................................................... 149 6. Lentes esféricas ........................................................... 151 Hora de praticar! ............................................................. 153 Capítulo 9 – Eletricidade e eletromagnetismo ...............165 1. Carga elétrica, princípios da eletrostática e processos de eletrização ............................................ 165 2. Força elétrica .............................................................. 167 3. Campo elétrico ........................................................... 167 4. Corrente elétrica, potência e energia na corrente elétrica ........................................................................ 170 5. Resistores, resistência elétrica e associação de resistores ..................................................................... 172 6. Conceitos iniciais do magnetismo .............................. 174 7. Campo magnético e força magnética......................... 176 Hora de praticar! ............................................................. 179 10

Sistema internacional de unidades 1. Sistema de unidades

1.1 Sistemas SI, CGS e MKS Comprimento Massa Tempo Força Pressão Energia Potência

SI m kg s N Pa J W

CGS Cm G S Dyn dyn/cm² Erg erg/s

MKS M Utm S Kgf kgf/m² Kgfm kgfm/s

1.2 Conversões principais 1 N = 105 dyn 1 kgf = 9,8 N 1 utm = 9,8 kg

1.3 Outras conversões Unidade Polegada Pé Milha Litro Libra Onça Eletrovolt Atmosfera Milímetro de mercúrio

Símbolo in ft mi L lb oz eV atm mmHg

Conversão 2,54 cm 12 in 1.609 m 1 dm3 453,6 g 28,35 g 1,6 · 10–19 j 101.325 Pa 1/760 atm

2. Vetores 2.1 Representação gráfica, com indicações de módulo, direção e sentido

2.2 Decomposição de vetores

Soma vetorial: F = Fx + Fy Decomposição: Fx = F · cos θ Fy = F · sen θ Cálculo do módulo: F2 = Fx2 + Fy2

2.3 Soma de vetores – Regra do paralelogramo

Capítulo 1 – Sistema internacional de unidades

Posicionam-se as origens dos vetores no mesmo ponto e, através de suas projeções, encontra-se o ponto P. Possui a desvantagem de se somar apenas dois vetores por vez.

2.4 Soma de vetores – Regra poligonal

Posiciona-se a origem do vetor 2 na extremidade do vetor 1, a origem do vetor 3 na extremidade do vetor 2 e assim sucessivamente. O vetor formado pela origem do vetor 1 e a extremidade do vetor 3 é a resultante.

3. Centro de massa

x cm =

x1 ⋅ m1 + x 2 ⋅ m2 + x 3 ⋅ m3 m1 + m2 + m3

Capítulo 1 – Sistema internacional de unidades

y cm =

y1 ⋅ m1 + y 2 ⋅ m2 + y 3 ⋅ m3 m1 + m2 + m3

Capítulo 1 – Sistema internacional de unidades

Hora

de praticar!

1. (CESGRANRIO – 2015) Para estimar o nível de água h, presente no interior de um reservatório, foi instalado um manômetro em sua base, de modo que, ao ser medida a pressão p, o nível h ficava determinado pela relação h = K ∙ p. Sabe-se, pela hidrostática, que p = ρgh; logo, K = 1/ρg possui como unidades a) m/Pa b) m2.s/kg c) m/N d) m.s2/kg e) m2/Pa  kg  RESOLUÇÃO: As unidades de densidade ρ =  3  e de aceleração m  m da gravidade g =  2  são conhecidas. Assim: s   m3   s2  1 K= = ⋅  ρ ⋅ g  kg   m 

Sendo força igual ao produto de uma massa e uma aceleração:  m3  K=  N  Sendo pressão a razão entre uma força e uma área: m K=   Pa  GABARITO OFICIAL: A

O tema a seguir deve ser utilizado para responder às questões a seguir. NAUFRÁGIO DO VELEIRO NORTE-AMERICANO SHUTDOWN PRÓXIMO À COSTA CANADENSE 2. (VUNESP – 2014) Durante um curso de aperfeiçoamento, um palestrante norte-americano apresenta para discussão o caso do Shutdown, em que o corpo de um dos tripulantes fora encontrado a meia milha náutica do ponto do naufrágio. Desejando compreender essa informação, um aluno descobriu que uma milha náutica equivale a aproximadamente 1,85 km, o Capítulo 1 – Sistema internacional de unidades

Física

Especificações Formato: 120 mm x 170 mm No de páginas: 192 Miolo: offset 63 g Capa: cartão 250 g

ISBN: 978853394193-9

Capa: Sergio A. Pereira Foto: Cohdra/Morguefile, Neverhood/Fotolia

A Editora Rideel apresenta mais uma coleção que facilitará os estudos e o treino diário para ter sucesso nos concursos públicos, vestibulares e no Enem. Em linguagem simples e objetiva, esta coleção traz a teoria de acordo com o conteúdo programático exigido nos editais, bem como questões comentadas de provas dos principais concursos e vestibulares, permitindo o aprimoramento do estudo antes da realização da prova. O candidato pode estabelecer seu planejamento de estudo, estudando a matéria em que se exige mais atenção ou por que ela seja mais complexa, ou por que no concurso tenha peso maior. Além disso, é possível que o candidato veja como cada banca organizadora aborda determinado conteúdo em suas questões. Acredite, com esta coleção ficou mais fácil se preparar para os concursos! Bons estudos!