SEMANA 3 AVISO ALTERAÇÃO DO VÍDEO

ALTERAÇÃO DO VÍDEO

Alunos de Física Intermediária

Na atividade da semana 3 que envolve um vídeo eu fiz uma alteração colocando outro vídeo no lugar do que havia postado. Peço por favor que os alunos caso já tenham feito a atividade assistam o vídeo novamente e refaçam as perguntas. O vídeo é pequeno e não causará confusão. O anterior é correlato ao assunto, mas não serve para responder as perguntas solicitadas. Aproveito para pedir que copiem para seus cadernos os exercícios resolvidos das semanas 1 e 2 presentes na apostila da disciplina e me procurem para receber visto da atividade. 

Grande abraço até quinta feira

Luiz Fernando

SEMANA 3 ROTEIRO PARA EXPERIMENTO DA NTI

Roteiro para Experimento 1 (NTI) Barco a Vapor

A seguir estão instruções para montagem e execução da atividade. Os grupos que executaram atividades podem ser compostos de 5 á 6 alunos. Peço que coloquem no final dessa postagem o nome dos grupos ou me enviem por e-mail para que possa ter controle dos alunos participantes.

EXPERIMENTO 1: BARQUINHO Á VAPOR

                             I.OBJETIVO DO EXPERIMENTO: Construir um barco á vapor com caldeira simples ( motor de centro) que se movimente para frente durante algum tempo.

    II.                II. MATERIAL UTILIZADO:

- 1 (um) caixa de suco de 1 litro

- 2 (dois) canudos de plásticos

- 1( uma)cola EPOXI

- 1 (uma) latinha de refrigerante

- 1 (uma) fita adesiva

- 1 ( uma) tampa de pote de ervilha ou milho

- 1 (uma) vela  pequena

     III. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

- A montagem sugerida está  descrita no vídeo de link a seguir:    https://www.youtube.com/watch?v=3RvQYypATCE

- Não é necessário seguir exatamente a mesma ordem para confecção do barco. Os procedimentos de montagem podem ser alterados. Anote seu passo-a-passo. Esta descrição será exigida no relatório do experimento.

- Tenha cuidado de utilizar no mínimo os materiais indicados e caso necessário acrescentar outros materiais.

- Antes de responder as perguntas sobre atividade estude a teoria de termodinâmica de cada semana.

IV. DISCUSSÃO DA ATIVIDADE

1. Recomenda-se filmar a montagem e utilização do barquinho após a montagem afim de mostrar ao professor que a tarefa foi executada e quem executou.

2. Tenha cuidado de todas as etapas sejam executadas com clareza, que no vídeo seja sinalizado que tudo ocorreu de forma correta. Caso ocorram problemas sinalize na execução quais foram os problemas encontrado.

3. Reparta a montagem, execução e filmagem do experimento entre os integrantes:

4. Após executar experimento responda as seguintes perguntas:

4.1 Porque os canudos precisam estar cheios de água para o funcionamento do barco? Explique o funcionamento da caldeira com base na 1 Lei da Termodinâmica.

4.2 Como eu posso medir a temperatura da caldeira nesse experimento?

4.3 Qual a relação da vela utilizada (tamanho, posição da chama) com o movimento executado.

4.4 Que tipo de melhoria você sugere executar no projeto após esta montagem? Qual ganho com esta melhoria?

V. AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE

Após execução do experimento anote em um papel o nome dos integrantes do grupo que executou atividade e as repostas das perguntas do item 4. Leve até o professor na data indicada para receber o visto da execução da atividade. O visto só será concedido após apresentar a execução do experimento (através do vídeo ou exposição do experimento para o professor).

Bom trabalho e mãos a obra. 

           A inteligência é o que você usa quando não sabe o que fazer.
  
          Jean Piaget 

SEMANA 3 ATIVIDADE 3

TROCA DE CALOR

A troca de calor ocorre quando dois ou mais corpos tem valores de temperaturas diferentes e entram em contato isolado meio externo, depois de certo longo período de tempo, alcançam o equilíbrio térmico.

O sistema isolado é o que denominamos de calorímetro. Um sistema fechado que impossibilita a troca de calor do sistema com o meio.

As trocas de calor acontecem porque o calor é a energia em transito nos corpos, ocasionando a troca, fato que acontece até que haja o equilíbrio térmico entre ambos. Esse processo acontece porque os corpos tendem a buscar um equilíbrio energético por isso algum deles sempre cede e outro recebe calor.

A troca de energia entre os corpos se dá com mesmo módulo entre os dois corpos, ou seja, um cede "x" e outro recebe esse "x" porém apresenta sinais contrários, ou seja, o corpo que recebe calor é positivo e o corpo que cede (perde) calor é negativo.

A representação matemática para esse fato é:

QA = - QB

Ou:

QA + QB = 0

Onde:
QA = quantidade de calor recebida
-QB = quantidade de calor perdido

A seguir, observe a troca de calor que acontece com a água até chegar ao equilíbrio térmico, conhecido popularmente como água morna.

Transferência de calor entre corpos com temperaturas diferentes.

Corpos em Equilíbrio Térmico

Podemos definir, com esses exemplos, que quando ocorre a troca de calor entre os corpos, a soma da quantidade do calor trocado por ambos é zero, ou seja, é nula.

Agora que sabe como ocorre processo troca de calor assista o vídeo e fique atento para fazer atividade 3:

Atividade 3 

1) O vídeo anterior fala sobre sensação térmica e mostra uma forma de medir um de seus parâmetros. Esse parâmetro importante para sensação térmica é a chamada "umidade relativa do ar" com base no conteúdo estudado no vídeo diga porque em um ambiente muito úmido a sensação térmica é maior?

2) Em dias muitos quentes quais recomendações para se manter com sensação térmica mais baixa?

Exercícios de Aplicação

1) (ULBRA-RS) Dois corpos materiais, quando postos em contato, trocam calor entre si, até atingir o equilíbrio térmico. Quando isso acontece, eles passam a ter iguais:

 a) capacidades térmicas; b) massas; c) temperatura; d) calores específicos; e) quantidade de calor.

 2) (UEPG-PR) Dois corpos em equilíbrio térmico recebem quantidades iguais de calor e, em função disso, sofrem variações iguais na temperatura. A partir desses dados, podemos concluir que:
 a) os corpos têm massas iguais;
 b) os corpos têm a mesma capacidade térmica;
 c) os corpos têm o mesmo calor específico;
 d) os corpos têm a mesma densidade;
 e) os corpos têm densidades diferentes.

 3) (UEM-PR) Um corpo quente é colocado em contato com outro corpo frio e, até atingirem o equilíbrio térmico, suas temperaturas variam igualmente. Para que essa mudança ocorra, é necessário que ( some a numeração dos itens que são VERDADEIROS):

01- haja transferência de temperatura de um corpo para outro;
02- haja transferência de calor de um corpo para outro;
04- as massas dos corpos sejam iguais; 
08- os calores específicos  dos corpos sejam iguais; 
16- as capacidades térmicas dos corpos sejam iguais.

Calor Sensível X Calor de Transformação (Latente)

Calor sensível e calor latente são grandezas físicas que descrevem a quantidade de calor que se precisa adicionar ou remover de uma substância para que ela sofra alguma variação térmica. Veja a seguir suas definições.

Calor sensível é a quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa de uma substância altere sua temperatura em 1 grau. Essa denominação só é dada para o caso em que o calor recebido apenas altera a temperatura do material, permanecendo este no mesmo estado de agregação.

Um exemplo desse tipo de situação é um pedaço de metal que se aquece quando é colocado próximo ao fogo, porém continua no estado sólido.

O calor sensível, também chamado por calor específico sensível, é representado pela letra c e depende do tipo de material e do seu estado de agregação. Por exemplo:

Para a água no estado líquido, temos: c = 1 cal/ g . ºC. Isso significa que é necessário fornecer 1 cal para que 1g de água aumente sua temperatura em 1º Celsius ou que é necessário retirar 1 cal para que a temperatura diminua em 1º Celsius.

Mas para a água em estado sólido, essa quantidade já é c = 0,5 cal/ g.ºC.

A equação utilizada para calcular o calor sensível de um material é:

Q = m . c . Δθ

Sendo:

Q — quantidade de calor;

m — massa da substância;

c — calor específico da substância;

Δθ — Variação de temperatura.

A definição de calor sensível está relacionada também com o conceito de Capacidade térmica, que corresponde à quantidade de calor que a massa total de um corpo precisa receber ou perder para que sua temperatura varie 1ºC.

A capacidade térmica (C) é dada por:

C = m . c

Sendo:

C – Capacidade térmica;

m – massa do objeto;

c – calor específico.

Já o calor de transformação ou latente, representado pela letra L, é a quantidade de calor que, ao ser fornecida ou retirada de um corpo, não altera sua temperatura, mas causa mudança em seu estado de agregação. Ele informa a quantidade de calor por unidade de massa que é necessário fornecer ou retirar de um objeto para mudar o seu estado de agregação.

Observamos esse fenômeno no derreter do gelo, em que é possível ver a água no estado sólido e líquido à mesma temperatura. O calor que está sendo fornecido para a substância é revertido totalmente para a mudança de fase, e não para o aumento da temperatura.

O calor latente é calculado com a expressão:

Q = m . L

Sendo que:

Q – Quantidade de calor;

m – Massa da substância;

L – Calor latente.

Se a substância recebe calor para alterar seu estado, que é o que ocorre na fusão e na vaporização, então o valor de L é positivo. Mas se a substância perde calor, L é negativo, sendo o que ocorre na solidificação e liquefação.

Exercícios de Aplicação sobre Trocas de Calor

1) (FIEB-SP) O copo interno de um calorímetro é feito de alumínio e tem massa de 30 g. Em seu interior, onde há 150 g de água pura à temperatura de 20 ºC, são despejados 200 g de bolinhas de aço que se encontram inicialmente à temperatura de 60 ºC. Sabendo que o calor específico do alumínio é 0,2 cal/g.ºC, o da água, 1 cal/g.ºC, e a temperatura de equilíbrio térmico do conjunto igual a 25 ºC, o calor específico do aço e a quantidade de calor trocada pelas bolinhas de aço com o sistema têm valores, respectivos e aproximadamente, iguais a

a) 0,11 cal/g.ºC e 770 cal, cedidas.

b) 0,11 cal/g.ºC e 770 cal, recebidas.

c) 0,55 cal/g.ºC e 890 cal, cedidas.

d) 0,55 cal/g.ºC e 890 cal, recebidas.

e) 0,88 cal/g.ºC e 780 cal, cedidas.

2) Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, foram misturados 200 g de água, inicialmente a 20 °C, e 400 g de ouro, inicialmente a 80°C. Sabendo que os calores específicos da água e do ouro são, respectivamente, 1 cal/g°C e 0,03 cal/g°C. Determine a temperatura final aproximada da mistura.

a) 24°C

b) 23°C

c) 38°C

d) 28°C

e) 36°C

BONS ESTUDOS!

SEMANA 2 ATIVIDADE 2

DILATAÇÃO

Expansão Térmica dos Sólidos

Um aumento de temperatura acarreta no aumente da vibração e o distanciamento entre os átomos que constituem um corpo sólido. Em consequência disso, acontece um aumento nas suas dimensões. Dependendo da dilatação mais significativa em uma determinada dimensão (comprimento, largura e profundidade), a dilatação dos sólidos é classificada em: linear, superficial e volumétrica.

Dilatação Linear

A dilatação linear leva em consideração a dilatação sofrida por um corpo apenas em uma das suas dimensões. É o que acontece, por exemplo, com um fio, em que o seu comprimento é mais relevante do que a sua espessura,

Para calcular a dilatação linear utilizamos a seguinte fórmula:

ΔL = L0.α.Δθ

Onde,

ΔL: Variação do comprimento (m ou cm)
L0: Comprimento inicial (m ou cm)
α: Coeficiente de dilatação linear (ºC-1)
Δθ: Variação de temperatura (ºC)

Dilatação Superficial

A dilatação superficial leva em consideração a dilatação sofrida por uma determinada superfície. É o que acontece, por exemplo, com uma chapa de metal delgada.

Para calcular a dilatação superficial utilizamos a seguinte fórmula:

ΔA = A0.β.Δθ

Onde,

ΔA: Variação da área (m2 ou cm2)
A0: Área inicial (m2 ou cm2)
β: Coeficiente de dilatação superficial (ºC-1)
Δθ: Variação de temperatura (ºC)

Importa destacar que o coeficiente de dilatação superficial (β) é igual a duas vezes o valor do coeficiente de dilatação linear (α), ou seja:

β = 2 . α

Veja mais sobre: https://www.youtube.com/watch?v=-PVgXDT4plo ( Juntas de dilatação)

Dilatação Volumétrica

A dilatação volumétrica resulta do aumento no volume de um corpo, o que acontece, por exemplo, com uma barra de ouro.

Para calcular a dilatação volumétrica utilizamos a seguinte fórmula:

ΔV = V0.γ.Δθ

Onde,

ΔV: Variação do volume (m3 ou cm3)
V0: Volume inicial (m3 ou cm3)
γ: Coeficiente de dilatação volumétrica (ºC-1)
Δθ: Variação de temperatura (ºC)

Repare que o coeficiente de dilatação volumétrico (γ) é três vezes maior que coeficiente de dilatação linear (α), ou seja:

γ = 3 . α

VEJA mais sobre: https://www.youtube.com/watch?v=RAXJRxDYVcc dilatação da água Resumindo:
As variações em material ao receber uma quantidade Q (energia térmica) são dadas pelas relações:
L = L0+L0.α.Δθ (linear)
A = A0 +A0.β.Δθ

V = V0+V0.γ.Δθ

Coeficientes de Dilatação Linear

A dilatação sofrida por um corpo depende do material que o compõe. Desta forma, no cálculo da dilatação é levado em consideração a substância de que o material é feito, através do coeficiente de dilatação linear (α).

A dilatação dos diversos tipo de elementos sólidos e líquidos guardam uma relação com seus coeficiente de dilatação:

Assista ao vídeo a seguir e responda as perguntas abaixo:

1) Porque ocorre dilatação do material que compõe os trilhos do trem?

2) O que ocorre se não houver espaço para dilatação dos trilhos do trem?

3) Qual sua sugestão para resolver o problema das deformações dos trilhos deformados pela dilatação? 

Exercícios de Aplicação sobre DILATAÇÃO

1.(UNIRIO) Um bloco de certo metal tem seu volume dilatado de 200 cm³ para 206 cm³, quanto sua temperatura aumenta de 20 ºC para 520 ºC. Se um fio deste mesmo metal, tendo 10 cm de comprimento a 20 ºC, for aquecido até a temperatura de 520 ºC, então seu comprimento em centímetro passará a valer: (use "pi" = 3) 

a) 10,1
b) 10,2
c) 10,3
d) 10,6
e) 11,2

02. (UDESC) Um recipiente para líquidos com capacidade para 120 litros, é completamente cheio a uma temperatura de 10°C. Esse recipiente é levado para um local onde a temperatura é de 30°C. Sendo o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido igual a 1,2 x 10^-3 (°C)^-1, e considerando desprezível a variação de volume do recipiente, a quantidade de líquido derramado em litros é:

a) 0,024
b) 0,24
c) 2,88
d) 4,32
e) 5,76

BONS ESTUDOS

SEMANA 0 REGRAS GERAIS

REGRAS GERAIS & ORIENTAÇÕES 

PROFESSOR LUIZ FERNANDO F DOS SANTOS

Créditos: 4 Horas/Aula: 60 horas Quartas-Feiras das 18 ás 19:40 e 19:40 ás 22 horas.

DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DA DISCIPLINA

Os conteúdos das aulas estão divididos nas postagens por número de semanas. Na semana 0 temos todo o conteúdo do curso, a explicação do número créditos da disciplina, horário das aulas, data das provas, tema e data entrega de trabalhos, pontuação e forma de trabalhos via blog.

A cada semana haverá um resumo do conteúdo estudado. Estará disponível no blog material para complementar além dos livros usados como base no curso via blog. Haverá duas atividades pontuativas por semana. Uma das atividade será depende da visualização de um vídeo outro será uma pequena prática. É necessário que todos sigam o blog para que o professor saiba quem são alunos cursando a disciplina.

Abaixo está a pontuação por atividade e quais atividades teremos no semestre:

# As provas (NTI, NPC) valem 9,5 e todos os trabalho do blog + mais as práticas valem 0,5 pontos para cada avaliação. Cada avaliação terá uma questão sobre o experimento feito naquele período de prova, duas questões do material do blog e o restante das questões retiradas das listas de exercícios. A NEF valerá 10 pontos sendo 4 exercícios do Blog e seis exercícios das listas. A soma da NTI + NPC = NP = 15 ou NP + NEF = 15. Quem tiver NP = 15 não fará NEF. As provas terão questões objetivas e discursivas.

# Trabalhos Pontuativos. Serão informados via blog e devem ser entregues sempre na semana seguinte que forem postados/apresentados em sala. A execução de os todos valerá 0,5 ponto para NTI e 0,5 ponto para NPC. Haverá um experimento feito em grupo direcionada para cada prova. Fique atento as instruções sobre como entregar o material do experimento e os exercícios da apostila e do blog. Alguns dos trabalhos serão em grupo e outros individuais.

# Tarefas do Blog. As tarefas do blog serão tarefas feitas durante a semana . Para cada tarefa com vídeo haverá perguntas. Você deve trazer suas respostas para professor vistar no seu caderno. Também deverá passar para caderno os exercícios resolvidos da apostila. O ponto será atribuído para o aluno que realizar a tarefa estando correta ou não. Serão feitas correções destas questões em sala para aluno ter o gabarito das atividades. Fique atento para anotar as respostas destas questões pois as mesmas serão usadas na prova. o Ao final da sequência de aulas professor anotará quem realizou as atividades para atribuir os pontos para cada aluno. Poderão ocorrer outras tarefas ao longo do semestre via blog que tenham pontuação EXTRA ou sirvam de reposição para quem perdeu alguma atividade. Fique atento no rodapé do BLOG onde haverá as sinalizações de atividades extras.

O conteúdo do tópico 4 SOM será usado como conteúdo EXTRA (trabalho EXTRA no caso especial de trabalho para NEF e Prova Especial em caso de alunos perderem atividades e desejarem repor as mesmas). Ao longo do semestre o professor definirá como será usado esse conteúdo.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:

1.CALOR (TÉRMICA)

1. 1.1 TEMPERATURA

- Histórico

- Construção de escalas

- Termometria (nas escalas usuais Celsius, Fahrenheit e Kelvin)

- Relação de escalas usuais com escala qualquer

1.2 DILATAÇÃO

- Lei zero da Termodinâmica

- Conceito expansão térmica

- Dilatação Linear

- Dilatação Espacial e Volumétrica

- Dilatação de Líquidos e da água

1.3 TROCA DE CALOR

- Unidade de calor usual e no S.I.

- Capacidade Térmica e Calor específico

- Calor de Transformação

1.4 MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

- Condução

- Resistência Térmica

- Convecção e Irradiação

1.5 PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
- Definição de trabalho para um gás 

- Primeira lei da Termodinâmica: transformações gasosas

- Gráficos das transformações

2 OSCILAÇÕES

2.1 MOVIMENTO HARMÔNICO

- Definição/MHS

- Posição,velocidade e aceleração

- Segunda lei de Newton no MHS

- Energia no MHS
2.2 O modelo do Oscilador Harmônico Simples (OHS)

- OHS (equação diferencial segunda ordem)

- Pêndulo simples (solução EDO)

- OH amortecido

- OH Amortecido - Forçado

3 ONDAS

3.1 CARACTERÍSTICA BÁSICAS

- Tipo de propagação/comprimento, frequência e período de uma onda

- Amplitude e fase de uma onda

- Velocidade de propagação

- velocidade da onda em uma corda ( onda em 1D)

3.2 INTERAÇÃO ENTRE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

- Principio da superposição

- Interferência

- ondas estacionárias e ressonância

***************************** CONTEÚDO EXTRA***************************************************

4 SOM

4.1 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

- Definição onda sonora

- velocidade do som

- Equação de onda sonora

4.2 INSTRUMENTOS MUSICAIS

- Intensidade Sonora e Nível Intensidade Sonora

- Tipos de Instrumentos Musicais

- Tubos Sonoros

- Ressonância e Batimento

********************************************************************************************************

Listas de exercícios & experimentos

- Para cada prova haverá 2 listas de exercícios. A prova será composta de parte destes exercícios das listas.

- A primeira atividade experimental será (NTI) Barquinho A Vapor (4 á 6 alunos no máximo) - A segundo atividade experimental para (NPC) será um Instrumento Musical (4 á 6 alunos no máximo).

- Grave um vídeo da execução do experimento. Você pode colocar em site e postar link do vídeo (mande um e-mail para professor avisando da postagem). Você pode postar o link no blog ou trazer o experimento para explicar em sala seu funcionamento para o professor.

********************************************************************************************************

*Data das Provas

- NTI: CALOR 25 de Abril 2019

- NPC: OSCILAÇÕES e ONDAS 13 de Junho 2019.

- NEF: 50% de cada conteúdo 27 de Junho 2019.

- Prova ESPECIAL (PE) 40% da NTI e 60% da NPC (apenas questões das listas de exercícios ainda não usadas). 04 de Julho 2019.

* Bibliografia BÁSICA

• HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, ondas e Termodinâmica. 7 ed. v. 2. Rio de Janeiro: LTC; 2009.
• YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A Física II  Termodinâmica e Ondas 12 ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley; 2008.
• TIPLER, P. A Física v.2 4 ed. Rio de Janeiro: LTC; 2000.

* Bibliografia Complementar

- Sears & Zemanshy – Física II: Termodinâmica e Ondas, 2ª edição, Pearson (2008).

-NICOLAU, G. F.; TOLEDO, P.; RAMALHO Jr., F.; IVAN, J. Os fundamentos da Física 2 – Termologia, Óptica e Onda. Moderna. 1985.

- GASPAR, Alberto. Física – volume 2 – Ática. 2000

- MAXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. Scipione. 2000.