Páginas
▼
segunda-feira, 30 de abril de 2012
domingo, 29 de abril de 2012
sábado, 28 de abril de 2012
COMO RESOLVER PROBLEMAS DE FÍSICA (parte 1)
Quem começa a se preparar este ano para os vestibulares ou mesmo aqueles que estão iniciando os estudos no ensino médio, sempre me perguntam como estudar física. Você deve, com muita calma, estudar, seguir as orientações dos professores e o balizamento dado em aula.
O estudo, na verdade, depende de você. Isso é básico: na sala de aula você está sendo orientado, está aprendendo, mas o trabalho pesado deve ser feito em casa, estudando. Para isso você precisa do quê? Precisa ser organizado, ter disciplina e resolver exercícios. Mas qual a melhor forma de resolver problemas de física?
Segue então um roteiro para você seguir e fazer com que se torne uma rotina em suas resoluções:
1ª ETAPA: LER O PROBLEMA
É importante saber ler. Neste caso, saber ler, é ser capaz de imaginar o que está ocorrendo de acordo com o que descreve o enunciado.
Pode ocorrer de você não compreender todo o texto, mas é importante ficar atento aos detalhes para que seja possível "visualizar" o que está sendo dito.
2ª ETAPA: FAZER UM ESQUEMA
Da mesma forma que seu professor, faça um desenho simples da situação para facilitar a visualização da situação problema e a resolvê-la.
Indique no desenho os dados básicos fornecidos indicando o sentido e os valores envolvidos.
3ª ETAPA: MONTE AS EQUAÇÕES E FAÇA AS CONTAS
Observe que se você aplica uma equação sem saber o porquê não faz sentido algum. Então verifique os dados e qual a grandeza procurada para poder determinar qual a melhor forma, ou fórmula, para chegar à resposta correta.
4ª ETAPA: INTERPRETE OS VALORES (A ETAPA MAIS IMPORTANTE!)
Aparentemente você terminou a resolução do problema. Chegou a um valor numérico. Mas será que este número realmente está correto? É possível com ele chegar a alguma conclusão?
Atenção: Nem sempre os números obtidos estão corretos. Pode ocorrer erro nas contas, levando a resultados errados. Veja se o resultado obtido é razoável. Se achar que há um erro, confira suas contas e o seu raciocínio.
domingo, 22 de abril de 2012
sábado, 21 de abril de 2012
quinta-feira, 19 de abril de 2012
APOSTILA O.B.A.
ESTRUTURA DO SISTEMA
SOLAR
Antes de se chegar a um melhor
entendimento a respeito do sistema solar, muitos modelos foram propostos para
explicar as observações que se realizavam e apresentar uma teoria que
reproduzisse o movimento dos astros. Cada modelo propunha uma estrutura
diferente para o sistema solar e veremos aqui apenas os que foram mais aceitos
durante um certo tempo.
SISTEMA
GEOCÊNTRICO
O modelo que predominou por mais tempo
foi o Sistema Geocêntrico, com a Terra ocupando o centro do Universo, e tudo o
mais girando ao seu redor. Esse sistema foi idealizado por Ptolomeu no
século II d.C. a partir da observação do movimento diário dos astros, e este
modelo foi usado até o século XVI. Admitindo-se que, quanto mais distante da
Terra estivesse o astro, mais tempo levaria para dar uma volta em torno dela,
estabeleceu-se a seguinte ordem de colocação: Terra, Lua, Mercúrio, Vênus, Sol,
Marte, Júpiter e Saturno. As estrelas estariam englobando tudo.
Apesar de razoável, esse modelo
apresentava alguns inconvenientes: na época acreditava-se que o céu era um
local perfeito, e portanto os astros deveriam realizar movimentos
perfeitos. No entanto, entre as estrelas fixas, as quais realmente
realizavam movimentos bastante uniformes, encontravam-se 7 astros que fugiam
completamente dessa regra: eram os chamados Astros Errantes (planetas).
Neste caso, o Sol e a Lua também eram chamados de planetas.
O movimento retrógrado (de
leste para oeste) apresentado pelos planetas superiores ocorre quando estão
próximos do fenômeno conhecido como oposição. Como sua velocidade é menor que a
da Terra, o movimento angular aparente visto daqui tornasse negativo. O planeta
descreve um pequeno anel entre as estrelas, porque sua órbita e a da Terra não
são exatamente coplanares. Esse efeito somente foi explicado mais tarde, quando
Copérnico afirmou corretamente que a velocidade dos planetas diminui
com a distância ao Sol.
SISTEMA HELIOCÊNTRICO
No século XVI, o polonês Copérnico
(1473-1543) procurou uma maneira de simplificar essa representação, e propôs o
sistema heliocêntrico, isto é, o Sol passaria a ocupar a posição de centro do
mundo, e a Terra seria apenas mais um dos planetas que giravam em torno do Sol.
Essa idéia não era absolutamente original, considerando que já havia sido
apresentada anteriormente por Aristarco e por Nicolau de Cusa. Mesmo no antigo
Egito, por volta do século XIV a.C., Amenófis IV propôs o Sol no centro do
mundo, mas nesse caso o motivo parece ter sido unicamente religioso, sem nenhum
fundamento científico.
Copérnico teria sido o primeiro a dar
uma forma científica ao sistema heliocêntrico.
Com o Sistema Heliocêntrico, o
movimento aparentemente desorganizado dos planetas pode ser explicado como
sendo resultado de uma simples soma vetorial de velocidades. Também nesse
sistema, o movimento dos planetas era suposto circular e uniforme, como
convinha (conforme os dogmas da época) a qualquer movimento perfeito.
A ordem dos planetas em torno
do Sol foi estabelecida da mesma forma como no caso geocêntrico: quanto maior o
período da órbita, mais distante o planeta deveria estar do Sol.
A primeira prova irrefutável de que a
Terra não era o centro de todos os movimentos celestes veio com Galileu no
início do século XVII, quando ele apontou uma luneta ao planeta Júpiter e pode
perceber que 4 astros (mais tarde chamados de satélites galileanos de Júpiter)
descreviam com certeza, órbitas em torno de Júpiter e não da Terra.
TERRA
Em
função da distância do Sol, de sua massa e das condições de origem, a Terra
possui características especiais de temperatura, água no estado líquido e
quantidades adequadas de nitrogênio e oxigênio em sua atmosfera, o que tornou
possível o desenvolvimento da vida em sua superfície.
Constituição da Terra
A Terra
é um planeta pequeno e sólido que gira em torno do Sol, junto aos demais astros
do Sistema Solar.
Uma
grande parte da Terra é coberta pelos mares e oceanos – é a chamada hidrosfera.
A camada mais externa, a atmosfera, é formada por gases. O oxigênio existente
na atmosfera e a água líquida tornam possível a vida em nosso planeta. Essa
vida, representada pelos seres humanos, animais e vegetais, forma a biosfera.A
parte sólida da Terra é a litosfera ou crosta terrestre. Ela recobre tanto os
continentes quanto o assoalho marinho e, de acordo com sua constituição, é
dividida em sial (composta basicamente de silício e alumínio, encontrada nos
continentes) e sima (composta de silício e magnésio, encontrada sob os
oceanos). No interior da Terra acredita-se que existam duas camadas formadas
por diferentes materiais rochosos: o manto e o núcleo, constituído basicamente
de níquel e ferro (nife).
Planeta em mutação
A
aparência de nosso planeta sofre constantes transformações. Algumas das mudanças
ocorrem de forma repentina e violenta, como no caso dos terremotos e das
erupções vulcânicas. Outros processos duram milhões de anos e são capazes de
deslocar continentes, erguer montanhas e mudar completamente o aspecto da
superfície da Terra. Além disso, a ação das águas dos rios, das chuvas e dos
mares, as geleiras e os ventos modificam profundamente o relevo terrestre.
A grande viajante
A Terra
gira em torno do Sol, em um movimento contínuo chamado de translação. O caminho
que percorre tem a forma de uma elipse e é denominado órbita terrestre. O tempo
que a Terra leva para percorrer sua órbita é conhecido como ano sideral e dura
365 dias, seis horas e nove minutos. Além disso, a Terra gira ao redor de seu
próprio eixo, como se fosse um pião. A esse movimento dá-se o nome de rotação.
A atmosfera
A Terra
é rodeada por uma camada gasosa contínua chamada atmosfera. A atmosfera é
formada por uma mistura de gases, principalmente oxigênio, nitrogênio, dióxido
de carbono e vapor d’água.
Essa
camada nos protege das radiações nocivas do Sol e controla a temperatura do
planeta. Os mares e oceanos formam uma extensa camada de água líquida,
interrompida apenas pelos continentes, a que se dá o nome de hidrosfera.
A
hidrosfera e a atmosfera constituem a parte fluida do planeta, cujas partículas
(líquidas e gasosas) podem movimentar-se livremente umas em relação às outras.
Tropopausa:
É a zona limite, ou camada de transição, entre a troposfera e a estratosfera da
atmosfera da Terra. A tropopausa é caracterizada por pouca ou nenhuma mudança
na temperatura à medida que a altitude aumenta.
Estratosfera:
É a camada atmosférica entre a troposfera e a mesosfera. A estratosfera se
caracteriza por um ligeiro aumento de temperatura com o aumento de altitude e
pela ausência de nuvens. A camada de ozônio da Terra está localizada na
estratosfera. O ozônio, um isótopo do oxigênio, é crucial para a sobrevivência
dos seres vivos na Terra. A camada de ozônio absorve uma grande quantidade da
radiação ultravioleta proveniente do Sol impedindo-a de atingir a superfície da
Terra. Somente as nuvens mais altas, os cirrus, cirroestratus e cirrocúmulos,
estão na estratosfera inferior.
Mesosfera:
É a camada atmosférica entre a estratosfera e a ionosfera. A mesosfera é
caracterizada por temperaturas que rapidamente diminuem à medida que a altitude
aumenta.
Ionosfera:
É uma das camadas mais altas da atmosfera da Terra. Ela contém muitos íons e
elétrons livres (plasma). Os íons são criados quando a luz do Sol atinge os
átomos e arranca alguns elétrons. A ionosfera está localizada entre a mesosfera
e a exosfera. Ela é parte da termosfera. As auroras ocorrem na ionosfera.
Exosfera:
É a camada mais externa da atmosfera da Terra. A camada mais inferior da
exosfera é chamada de "nível crítico de escape", onde a pressão
atmosférica é muito baixa, uma vez que os átomos do gás estão muito amplamente
espaçados, e a temperatura é muito baixa.
Termosfera:
É uma classificação térmica. Ela é a camada da atmosfera localizada entre a
mesosfera e o espaço exterior. Na termosfera a temperatura aumenta com a
altitude. A termosfera inclui a exosfera e parte da ionosfera.
Polos Terrestres (Geográficos e Magnéticos)
A Terra
possui dois pólos geográficos, Norte e Sul. A Terra possui também um campo
magnético. Tudo se passa como se a Terra fosse um imenso ímã, atraindo para
perto de si partículas eletrizadas existentes no espaço em torno de nosso
planeta.
Devido
ao campo magnético terrestre ocorrem as auroras polares (austral e boreal).
Estes fenômenos são provocados por partículas atômicas (prótons e elétrons),
provenientes do Sol e que são capturadas pelo campo magnético, sendo levadas
para as proximidades dos pólos magnéticos da Terra onde interagem com os gases
da atmosfera terrestre, provocando um fluxo luminoso.
O interior do planeta
A Terra
divide-se em camadas concêntricas de diferentes composições e estados físicos.
As camadas são separadas pelas descontinuidades de Mohorovicic e de Gutenberg.
A
camada mais externa é a crosta, formada por granito nos continentes e por
basalto sob os oceanos.
O manto
é a camada intermediária e a mais extensa. Supõe-se que seja formado por uma
rocha chamada peridotite. Na zona central da Terra encontra-se o núcleo,
composto por ferro e níquel.
As marés
A força
gravitacional que age sobre a Terra é a causa do efeito das marés,
principalmente nas luas nova e cheia, pois é neste período que os astros Terra,
Lua e Sol estão alinhados, ou seja, a força gravitacional devido à Lua e ao Sol
somam-se. No entanto nas luas minguante e crescente a posição do Sol e Lua
formam um ângulo de noventa graus, prevalecendo assim a força devido a Lua,
embora a atração do Sol (maré solar) minimize a maré lunar com pouca
intensidade. Tal fenômeno faz com que as águas dos oceanos de todo planeta
“subam” devido à atração gravitacional da lua. A onda formada pelas marés é
mais alta próxima a Lua, devido à atração, isso faz com que as águas nos pólos
baixem para convergir no ponto próximo a Lua, porém, no lado oposto da Terra, a
inércia excede (em módulo) a força devido a Lua, conforme princípio da
ação-reação proposto por Newton, causando assim a mesma elevação nas águas
nesse lado oposto. O que isso quer dizer? Quer dizer que, devido à lei de ação
e reação da terceira lei de Newton (além da força centrifuga), a maré irá subir
do outro lado da Terra tanto quanto sobe no lado que está próximo a lua. A
Terra não pode se mover em direção a esta força, mas fluídos como o ar
atmosférico e águas o fazem, no entanto não percebemos, exceto por observadores
que estão na costa. Sugestão: ver vídeos sobre o fenômeno das marés.
Pontos cardeais
A
necessidade de localizar-se e orientar-se no espaço geográfico é de grande
relevância para o homem e suas atividades em diferentes períodos da humanidade.
Todos os meios de orientação, desde a utilização de astros e estrelas até o GPS
(Sistema de Posicionamento Global), contribuíram com as navegações em busca de
novas terras, com as rotas comerciais, guerras e muitas outras aplicações.
Existem
diversas formas de orientação, uma delas é a dos pontos cardeais. Pontos
cardeais correspondem aos pontos básicos para determinar as direções e são
concebidos a partir da posição na qual o Sol se encontra durante o dia.
Os
quatro pontos são: Norte (sigla N), denominado também de setentrional ou
boreal; Sul (S), chamado igualmente de meridional ou austral; Oeste (O ou W),
conhecido também como ocidente; e Leste (E), intitulado de oriente.
Para
estabelecer uma localização mais precisa são usados os pontos que se encontram
no meio dos pontos cardeais. Esses pontos intermediários são denominados de
pontos colaterais: Sudeste (entre sul e leste e sigla - SE), Nordeste (entre
norte e leste - NE), Noroeste (entre norte e oeste - NO) e Sudoeste (entre sul
e oeste - SO).
Existem
ainda maneiras mais precisas de orientação, oriundas dos pontos cardeais e
colaterais. Nesse caso, refere-se aos pontos sub-colaterais que se encontram no
intervalo de um ponto cardeal e um colateral, que totalizam oito pontos. São
eles: norte-nordeste (sigla NNE), norte-noroeste (NNO), este-nordeste (ENE),
este-sudeste (ESE), sul-sudeste (SSE), sul-sudoeste (SSO), oeste-sudoeste (OSO)
e oeste-noroeste (ONO).
Para
inserir todos os pontos apresentados foi criada a rosa dos ventos, chamada
também de rosa dos rumos e rosa-náutica.
Movimento de rotação: Dias e noites
A
Terra, assim como outros astros, não permanece estática, realizando, portanto,
vários movimentos no espaço. O movimento de rotação é um dos mais conhecidos,
pois é o responsável pela alternância entre dias e noites.
O
movimento de rotação é caracterizado pelo deslocamento que a Terra realiza em
torno de seu próprio eixo.
Esse
processo tem duração de 23 horas, 56 minutos e 4,09 segundos, sendo responsável
pela variação diária na radiação solar, onde uma parte da Terra fica voltada
para o Sol, caracterizando o dia; enquanto a outra parte fica oposta ao Sol,
noite.
A
velocidade do movimento de rotação é impressionante: cerca de 1600 quilômetros
por hora. Esse resultado é obtido através da divisão do perímetro da Terra
(aproximadamente 40.000 quilômetros) pelo tempo gasto nesse processo (cerca de
24 horas). Portanto: 40 000 / 24 = 1600.
Apesar
da grande velocidade atingida durante o movimento de rotação, os habitantes da
Terra não conseguem perceber esse movimento. Por esse motivo, temos a impressão
de que é o Sol que está se deslocando ao redor da Terra.
Essa
concepção foi defendida durante anos, principalmente pela igreja católica,
sendo classificada como modelo geocêntrico, no entanto, cientistas provaram o
contrário e estabeleceram o modelo heliocêntrico, sendo o Sol o centro do
universo.
Solstícios e Equinócios
Cada
hemisfério recebe o máximo de radiação solar durante seu solstício de verão.
Nesse mesmo dia, o hemisfério oposto recebe o mínimo da sua radiação anual: é o
solstício de inverno. Ambos os hemisférios, no entanto, recebem exatamente a
mesma radiação nos equinócios da primavera e do outono.
A Terra
translada em torno do Sol em uma órbita plana quase circular, com período
definindo o ano. Enquanto isso ela vai girando em torno de si mesma, originando
os dias. Você sabe que a orientação espacial do eixo de rotação da Terra é
fixa?
De um
lado (hemisfério norte) ele "aponta" para uma estrela bem brilhante,
conhecida como Estrela Polar; do outro lado (hemisfério sul) aponta para uma
estrela bem "fraquinha", perto do limite humano de visualização a
olho nu, a Sigma da constelação do Octante. Durante a sua volta anual em torno
do Sol o eixo de rotação da Terra está sempre apontando para essas estrelas.
Outra
particularidade do movimento Terra - Sol muito importante: além de ter direção
fixa, o eixo de rotação da Terra é inclinado de 23,5° em relação à normal ao
plano da translação da Terra.
Como
consequência disso, hora um hemisfério está voltado para o Sol; seis meses
depois é o outro hemisfério que está voltado para o Sol.
Essas
posições da Terra em relação ao Sol são conhecidas como Solstícios: Solstício
de Verão para o hemisfério voltado para o Sol; Solstício de Inverno para o
hemisfério voltado contra o Sol. (Note que um mesmo solstício é chamado de
Solstício de Inverno em um hemisfério enquanto é chamado de Solstício de Verão
no outro hemisfério; e vice-versa.)
Entre
os Solstícios, temos posições intermediárias, conhecidas como equinócios, onde
os dois hemisférios estão simetricamente dispostos em relação ao Sol: Equinócio
de Primavera para o hemisfério que está indo do Inverno para o Verão e
Equinócio de Outono para o hemisfério que está indo do Verão para o Inverno.
Daqui
da superfície da Terra, notamos um movimento anual do Sol na direção Norte -
Sul.
Nos
dias de inverno, pra nós do hemisfério sul, o Sol passa "mais pro
norte" e nos dias de verão passa "mais pro sul".
Imagine
uma linha, que chamamos de "equador celeste", que fica exatamente
sobre o equador terrestre. Nos equinócios vemos o Sol sobre essa linha. No
nosso Solstício de Inverno, vemos o Sol 23,5o ao norte e no Solstício de Verão
23,5° ao sul dessa linha.
Sugestão
de animações no site http://w.observatorio.ufmg.br/pas44.htm
Rotação e precessão
Tal
como um pião, um planeta exibe um movimento de precessão do seu eixo em torno
de uma linha perpendicular ao plano definido pelo seu movimento de translação.
Desta maneira o ângulo que o eixo de rotação faz com este plano não muda.
Além de
um movimento de translação, os planetas rodam sobre si próprios com um período
característico para cada planeta e cada época. Na Terra, é este movimento que é
responsável pela duração do dia: – O tempo que demora a completar uma rotação
completa. Este movimento dá-se em torno de um eixo imaginário, chamado eixo de
rotação, que define os dois pólos do planeta e passa pelo seu centro.
Uma das
medidas importantes para caracterizar dinamicamente os planetas é precisamente
o ângulo, chamado obliquidade, que o eixo de rotação faz com o plano da órbita
à volta do Sol.
Este eixo, no entanto, não está fixo uma vez
que os planetas, tal como um pião, podem exibir ainda um movimento de precessão
do eixo de rotação.
Diferentes climas
A Terra
recebe energia do Sol, na forma de radiação.
Nosso
planeta é quase esférico, e a quantidade de luz que recebe depende do ângulo
que os raios solares formam com a superfície da Terra. O Equador e os Trópicos
recebem maior quantidade de luz, por isso são zonas de clima quente. Ao
contrário, as zonas polares recebem muito pouca radiação e por isso são zonas
de clima frio. Assim, a distinta incidência dos raios solares sobre a
superfície faz com que a Terra apresente cinco zonas climáticas.