1. Bola de vôlei2. Bilha3. CD

FÍSICA IProf. José Freire

• https://fisica.ufpr.br/jfreire

• jfreire@fisica.ufpr.br

• Sala 3.15 -- bloco II (acima da secretaria do depto. de Física)

• 3361-3002

Tópicos do curso• P1• Medidas• Cinemática em 1D e 3D• Vetores• P2• Equações de Newton• Trabalho e Energia• P3• Sistema de Partículas• Rotação• Momento Angular

𝐅 = 𝑚𝐚

No nível do curso...

Para aprender mais...

Sobre as aulas

• Todas as aulas serão em Power-Point

• Todas as aulas estarão disponíveis para download (versão PDF) no site

• Todos os applets usados em sala estarão disponíveis para download no site

• Uma lista de presença deve ser assinada ao final da aula

O que será cobrado

1. Saber usar corretamente as equações (não é necessário memorizar)

2. Entender os limites de validade das equações

3. Reconhecer em um problema os conceitos físicos/equações que se aplicam

Como estudar?

1. ENTENDA os conceitos/equações

2. Faça TODOS os problemas das listas de exercícios

3. Os problemas que você não conseguir fazer são os mais úteis, eles indicam os conceitos/equações que devem ser revistos

4. Reveja esses conceitos/equações e volte ao problema

5. Me procure

Porque um Engenheiro Químico precisa saber Física?

https://cheme.mit.edu/academics/undergraduate-students/undergraduate-programs/

Chemical engineering requires a foundational knowledge in chemistry,

biology, physics, and mathematics. From this foundation, chemical engineers

develop core expertise in thermodynamics, transport processes, and chemical

kinetics. Combined with a range of complementary elective courses, this

describes the essential academic structure behind our three undergraduate degree programs, which are each described below.

Student Outcomes

•The ability to apply basic mathematics, physics, chemistry and biology that underlie the practice of

modern technology.

•The ability to apply the engineering sciences of mass and energy balances, thermodynamics of

physical and chemical equilibria, and heat, mass and momentum transfer that underlie the analysis

and design of process engineering components.

https://cheme.mit.edu/academics/undergraduate-students/undergraduate-programs/course10/

•The ability to apply science and engineering in the analysis and evaluation of process engineering components and systems.

•The ability to accomplish basic design and optimization of process components and systems.

•An understanding of the molecular structure and interactions and how these parameters influence macroscopic properties.

•The ability to plan experimental research and carry through with the collection and evaluation of experimental data.

•An understanding of basic engineering economics and the ability to apply economic principles to the design and optimization of process

engineering systems.

•The ability to express ideas and positions clearly and concisely, both orally and in writing.

•An understanding of the social and cultural context of their work, and the associated ethical responsibilities of professional engineering.

•An appreciation of the importance of safety and environmental aspects in the design and operation of process engineering systems.

•A facility in self-education required to tackle a novel problem.

•The ability to work effectively in a professional team

•The ability to use computers in problem solving and basic facility in the use of available software applications.

O que será cobrado (lembrando...)

1. Saber usar corretamente as equações (não é necessário memorizar)

2. Entender os limites de validade das equações

3. Reconhecer em um problema os conceitos/equações que se aplicam

Termodinâmica para o Físico

Rudolf Clausius1822--1888

Ludwig Eduard Boltzmann(1844 – 1906)

Josiah Willard Gibbs(1839 – 1903)

𝑆 = 𝑘𝐵 logΩ

𝑑𝐸 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 + 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜

𝑑𝑆 ≥ 0 (sistema isolado)

𝑇𝑑𝑆

https://www.youtube.com/watch?v=hceOKw-cjWo

Tratamento de água contaminada

Porque um Engenheiro Mecânico precisa saber

Mecânica Clássica?

Upon graduation with a BSME degree, the students will have obtained:

(a) an ability to apply knowledge of mathematics, science, and

engineering;

(b) an ability to design and conduct experiments, as well as to analyze and interpret data;

(c) an ability to design a system, component, or process to meet desired needs within realistic constraints such as

economic, environmental, social, political, ethical, health and safety, manufacturability, and sustainability;

(d) an ability to function on multidisciplinary teams;

(e) an ability to identify, formulate, and solve engineering problems;

(f) an understanding of professional and ethical responsibility;

(g) an ability to communicate effectively ;

(h) the broad education necessary to understand the impact of engineering solutions in a global, economic,

environmental, and societal context;

(i) a recognition of the need for, and an ability to engage in life-long learning;

(j) a knowledge of contemporary issues;

(k) an ability to use the techniques, skills, and modern engineering tools necessary for engineering practice.

O que será cobrado (lembrando ...)

1. Saber usar corretamente as equações (não é necessário memorizar)

2. Entender os limites de validade das equações

3. Reconhecer em um problema os conceitos/equações que se aplicam

Mecânica dos Fluidos para o Físico

Claude-Louis Navier(1785 – 1836)

Sir George Gabriel Stokes(1819 – 1903)

𝜌 𝜕𝑡𝐮 + 𝐮 ∙ 𝛻𝐮 = −𝛻𝑝 + 𝜇𝛻2𝐮 +𝜇𝛻 𝛻 ∙ 𝐮

3+ 𝜌𝐠

Cavitação https://www.youtube.com/watch?v=ON_irzFAU9c

Física e Medidas

FÍSICA é uma CIÊNCIA EXATA

1. Estuda fatos empíricos (observáveis, reprodutíveis, mensuráveis)

2. Grandezas analisadas devem ser exprimíveis em números

3. Padrões de medida são necessários

4. Desafio: exprimir os fenômenos observados em equações

KILOGRAMA

https://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y

a história do kilograma:

METRO e SEGUNDO

https://www.youtube.com/watch?v=dvVCNhWJvvo

A história do metro e do segundo:

Toda medida tem uma INCERTEZA

associada

Resolução do Instrumento de Medida

0 1 2 3 4 5 6

𝐿 = 4,6 ± 0,2 cm

Incerteza devida a resolução do instrumento

Medida [s]

2,52

2,53

2,51

2,52

Medida [s]

2,52

2,37

2,40

2,50

Δ𝑡 = 2,52 ± 0,01 s Δ𝑡 = 2,4 ± 0,1 s

Incerteza devida ao processo de medida

Somar ou Subtrair Medidas

Manter a MENOR das PRECISÕES

138,7 m + 0,23 m = 138,93 m = 138,9 m

9,7 km + 1,2 m = 9,7 km

Multiplicar ou Dividir Medidas

Manter a MENOR quantidade de ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

𝑣 =3,6 ± 0,2 cm

2,52 ± 0,01 s

3,4 cm

2,53 s< 𝑣 <

3,8 cm

2,51 s= 1,5139 cm/s1,3438 cm/s =

= 1,4 ± 0,1 cm/s

Na prática, 3,6

2,52= 1,4285

Algarismos Significativos

0,0045 m

4500,0 m

Exemplo

Um carro percorre 40 km a 30 km/h e outros 40 km a 60 km/h. Qual o tempo total de viagem?

Δ𝑡 =40 km

30 km/h+

40 km

60 km/h= 1,3333 h + 0,6666 h

= 1,3 h + 0,67 h = 1,97 h = 2,0 h

Notação Científica (um exemplo)

𝐿 = 0,0398 × 10−4 m

incerteza = 0,01 × 10−6 m = 10−8 m

ordem de grandeza = 10−5 m

10 = 3,1622

= 3,98 × 10−6 m

Estimativa de Ordem de Grandeza

Quantos copos de água há nos oceanos?

Oceano Pacífico “visto” do espaço

~ 6400 km

Volume de água nos oceanos

0,70 4𝜋𝑅2 4 km = 1,4 × 109 km3

Número de copos de água nos oceanos

1,4 × 109 km3

200 ml=

1,4 × 109 (103 m)3

200 (10−3)(10−1m)3

= 7,0 × 1021 copos

= 7.000.000.000.000.000.000.000

= 7 quintilhões

Quantas moléculas de água há em um copo?

200 g18 g

6 × 1023

6,7 × 1024 moléculas de água

Dividindo 7 × 1024 moléculas em 7 × 1021 copos

⋯⋯

O mundo contém coisas de tamanhos bem diferentes...

htt

ps:

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ww

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utu

be.

com

/wat

ch?v

=jfS

NxV

qp

rvM

Sol versus Terra

𝑅𝑆𝑜𝑙~ 7 × 105 km 𝑅𝑇𝑒𝑟𝑟𝑎~ 6 × 103 km

𝐷𝑇−𝑆~ 1,5 × 108 km

Sistema Solar vs. distância Sol-aCentauro

𝐷𝑆𝑜𝑙−𝑃𝑙𝑢𝑡ã𝑜~ 6 × 109 km

𝐷𝑆𝑜𝑙−𝛼𝐶𝑒𝑛𝑡𝑎𝑢𝑟𝑜~ 4,4 anos luz = 4 × 1013 km