Física 1 Ramalho

RAMALHO NICOLAU TOLEDO\nOS FUNDAMENTOS DA\nFÍSICA 1\nMecânica\nModerna Francisco Ramalho Junior\nProfessor de Física em cursos pré-vestibulares.\nNicolau Gilberto Ferraro\nLicenciado em Física pelo Instituto de Física da Universidade de São Paulo.\nEngenheiro metalurgista pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.\nProfessor de Física em cursos pré-vestibulares e em escolas do ensino médio e superior.\nPaulo Antônio de Toledo Soares\nMédico diplomado pela Universidade de São Paulo.\nProfessor de Física em cursos pré-vestibulares e em escolas do ensino médio.\nOS FUNDAMENTOS DA\nMecânica\n9ª edição\nNovas seções:\n• Entre na rede\n• Leia mais\n• A Física em nosso Mundo\nModerna © Francisco Ramalho Junior,\nNicolau Gilberto Ferraro,\nPaulo Antônio de Toledo Soares, 2007\nModerna\nCoordenação editorial: José Luiz Carvalho da Cruz\nEdição de texto: Patrícia Fortado, Karen Tivan Alves Ventura, Alexandre Raymundo, Dalva Dunians\nAssistente editorial: Emily Kitayama.\nCoordenação de design projeto visual: Sandra Sobral de Carvalho Homma.\nProjeto gráfico: Ulihte Crita Comunicação Visual e Arquitetura Ltda.\nCezar Maria de Souza Pinto.\nCoordenação de produção gráfica: André Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues.\nCoordenação de revisão: Estêvran Velho Leão Jr.\nRevisão: Lara de Silveira\nIlustrações: Alessandra Santos de Paula Mendes Finlo, Nelson Matsuda.\nFotografias: Elisângela Aparecida Borinovski\nElaboração e revisão técnica: Luciana Abrahão e Luiza Soares\nCoordenação editorial: Luciana Abrahão e Rubens M. Reis.\nCoordenação de imagens: Edivaldo de Almeida, Fabia H. P. Xencob, Rubens M.\nRevisão: Wellington Arnaldo Wilson Agenor Troque.\nDados internacionais de catalogação na publicação (CIP)\nCâmara Brasileira do Livro, SP Brasil.\nRamalho, Francisco, 1940-.\nOs fundamentos da Física / Francisco Ramalho\n... [texto omitido para brevidade]\nImpressão Brasil:\n1 3 5 7 9 8 6 4 2 APRESENTAÇÃO\n\nComo acontece a cada nova edição de Os Fundamentos da Física, ao preparar esta 9ª edição, procuramos acatar sugestões e críticas de vários colegas professores, aos quais agradecemos, e incorporar novos itens, sempre com a intenção de aprimorar nossa obra.\n\nNesta edição, o conteúdo programático dos três volumes foi mantido. O primeiro volume é dedicado à Mecânica; o segundo aborda a Terminologia, a Óptica e os Fenômenos Ondulatórios; e o terceiro volume, além da Eletricidade e da Análise Dimensional, são apresentadas algumas noções de Física Moderna (Relatividade Especial, Física Quântica e Física Nuclear).\n\nOs Fundamentos da Física continuam sendo um marco no ensino e aprendizagem dessa ciência no país, e é uma obra que relaciona os e os fenômenos físicos do dia-a-dia ao desenvolvimento de processos tecnológicos.\n\nA estrutura básica da obra não foi modificada em relação à edição anterior. A exposição teórica de um tema vem sempre acompanhada por exercícios resolvidos, cuja finalidade é analisar, calcular e mesclar o conhecimento teórico com o prático. Com objetivo semelhante, há exercícios propostos, com os quais o aluno poderá exercitar e assimilar os terceiros. Há ainda, em muitos capítulos, exercícios propostos de aplicação, além de um guia de estudo que foi elaborado de modo que os anteriores, têm propriedades de revisão e correção dos assuntos abordados. No final de cada capítulo, estão os testes porpostos, de pesquisa em sua maioria, foram extraídos ou de provas de vestibulares recentes das principais escolas superiores. Eles são exercícios especiais, presentes em cada um dos capítulos, em uma finalidade: aprofundar ainda mais os conceitos relacionados com os conteúdos aprenderam.\n\nAs atividades experimentais foram extraídas e adaptadas de clássicos, abordagens foram ampliadas e novos experimentos foram incorporados. A fim de ampliar a análise das experiências propostas, acrescentamos um item Enquanto isso,... em que fazemos breves considerações a respeito das personalidades importantes do período, em diferentes ramos da atividade.\n\nAo final de vários capítulos, inserimos leituras especiais, com o título A Física em nosso Mundo, com a finalidade de mostrar que essa ciência está fortemente relacionada com a vida e o cotidiano do ser humano. Após cada uma dessas leituras, sugerimos novos exercícios em Teste sua leitura, para que o aluno possa aplicar os conhecimentos apresentados no texto.\n\nAcompanhada da expansão tecnológica de nosso sociedade, em cada capítulo indicamos eletrônicos (Entre na rede), onde o aluno poderá obter mais informações sobre os diversos assuntos desenvolvidos e trabalhar com animações e simulações de alguns dos fenômenos estudados. Paralelamente, mantém-se na Internet umendereço que poderá ser visitado por professores e estudantes. Cada volume da obra apresenta, em sua primeira página, uma Linha do tempo, ao qual são citados cronologicamente os principais fatos históricos de nossa mundo e as pessoas que se destacaram nos vários campos da atividade humana, desde 1500 até os dias atuais. Ao final de cada um dos três volumes há um apêndice onde não só apresentamos o Sistema Internacional de Unidades, um quadro geral de unidades, as respostas dos exercícios do volume e o índice remissivo.\n\nCríticas, sugestões e comentários dos colegas professores e dos estudantes - indispensáveis para o aprimoramento desta obra - são sempre bem-vindos e poderão ser encaminhados à Editora Moderna.\n\nRamalho\nNicolau\nToledo\n\nVisite nosso site em: http://www.moderna.com.br/moderna/catalogo/index_html SUMÁRIO\n\nPARTE 1\n\nINTRODUÇÃO GERAL\n\nCapítulo 1 - Introdução à Física, 2\n1. Introdução, 2\n2. O que é a Física, 2\n3. Ramos da Física, 3\n4. O Mundo, 3\n5. Física e Matemática, 4\n6. Método em Física, 4\n7. Método de experimento e tempo, 5\n8. Leituras, 6\n9. Algoritmos significativos, 6\n10. Operações com algarismos significativos, 6\n11. Notação científica, 7\n12. Ordem de grandeza, 7\n13. História da Física - Primeiras descobertas e a revolução copernicana, 12\n\nPARTE 2\n\nDESCRIÇÃO DO MOVIMENTO: CINEMÁTICA ESCALAR\n\nCapítulo 2 - Introdução ao estudo dos movimentos, 14\n1. Introdução, 14\n2. Posição numa trajetória, 14\n3. Referencial, 16\n4. Velocidade escalar média e velocidade escalar instantânea, 18\n Leitura - Comparando velocidades, 20\n5. A Física em nosso Mundo - O sistema de posicionamento global, 28\n\nCapítulo 3 - Estudo do movimento uniforme, 30\n1. Movimento progressivo e retrógrado, 30\n2. Velocidade horária, 31\n3. Aplicação da fórmula do MU, 32\n Exercícios propostos de recapitulacao, 38\n\nCapítulo 4 - Movimentos com velocidade escalar variável. Movimento uniformemente variado, 47\n1. Movimentos com velocidade escalar variável, 47\n Aceleração escalar, 47\n Leitura - Comparando acelerações, 48\n2. Movimento acelerado e retardado, 50\n3. Ponto de partida e velocidade, 52\n4. Movimento uniformemente variado (MUV), 53\n5. Funções horárias do MUV, 55\n6. Velocidade escalar média no MUV, 60\n7. Equação da Torricelli para o MUV, 62\n Exercícios propostos de recapitulacao, 63\n\nCapítulo 5 - Movimento vertical no vácuo, 70\n1. Introdução, 70\n2. Descrição matemática, 70\n Leitura - Comparando aceleracões com a gravidade, 72\n Exercícios propostos de recapitulacao, 76\n Atividade experimental - Determinação da gravidade, 79\n\nCapítulo 6 - Gráficos. Gráficos do MU e do MUV, 82\n1. Gráficos, 82\n2. Funções básicas, 83 PARTE 3\n\nVETORES E GRANDESAS VETORIAIS: CINEMÁTICA VETORIAL\n\nCapítulo 7 - Vetores, 114\n1. Nógó de direito e sentido, 114\n2. Grandezas escalares e grandezas vetoriais, 114\n3. Vetor, 115\n4. Adição vetorial, 116\n5. Vetor oposto, 117\n6. Subvetor vetoril, 118\n7. Produto de um vetor real por um vetor, 119\n8. Componentes de um vetor, 121\n Exercícios propostos de recapitulacao, 123\n\nCapítulo 8 - Velocidade e aceleração vetoriais, 125\n1. Introdução, 125\n2. Vetor deslocamento, 126\n3. Velocidade vetorial média, 126\n4. Aceleração vetorial, 128\n5. Aceleração vetorial média, 128\n6. Aceleração centípela, 129\n7. Casos particulares importantes, 130\n 7.1. MRU (movimento retilíneo e uniforme), 130\n 7.2. MCLU (movimento circular uniforme), 130\n 7.3. MRUV (movimento retilíneo uniformemente variado), 131\n 7.4. MCVU (movimento circular uniformemente variado), 131\n8. Composição de movimentos, 132\n Exercícios propostos de recapitulacao, 138\n\nCapítulo 9 - Lançamento horizontal e lançamento oblíquo no vácuo, 144\n1. Princípio da independência dos movimentos simultâneos (Galileu), 144\n2. Lançamento horizontal no vácuo, 144\n 2.1. Queda livre, 145\n 2.2. Movimento horizontal, 145\n 3. Lançamento oblíquo no vácuo, 148\n 3.1. Movimento vertical (MUV), 148\n 3.2. Movimento horizontal (MU), 149\n Leitura - A paródia, 151\n Exercícios propostos de recapitulacao, 154\n Exercícios especiais de lançamento horizontal e oblíquo, 158\n Atividade experimental - Determinação da velocidade no lançamento horizontal, 162\n\nCapítulo 10 - Movimentos circulares, 163\n1. Grandezas angulares, 163\n 1.1. Espaço angular, 163 PARTE 4\nFORÇAS EM DINÂMICA\nCapítulo 11 - Os princípios fundamentais da Dinâmica, 189\n1. Introdução, 189\n2. Aristóteles, Galileu e Newton, 190\n3. Princípio da inércia (primeira lei de Newton), 190\n4. Referência, 191\n5. Relações métricas, 192\n6. Princípio fundamental da Dinâmica (segunda lei de Newton), 193\n7. 8. Forças e canto, 196\n8.1. Forças de campo, 196\n9. Sistematização, 197\n10. Exercícios propostos de recapitulatório, 214\nAtividade experimental I - Verificando o princípio da inércia, 221\nAtividade experimental II - Verificando o princípio de ação-reação, 222\nHistória da Física - Isaac Newton, 222\nCapítulo 12 - Forças de atrito, 224\n1. Introdução, 224\n2. Atrito dinâmico, 224\n3. Atrito estático, 228\n4. Leitura - Quando o atrito é importante, 232\n5. Força de resistência do ar, 233\n6. Leitura - O Túnel aerodinâmico, 234\n5. Velocidade limite, 235\nLeitura - A porta-guedes, 235\nExercícios propostos de recapitulatório, 237\nAtividade experimental - Determinando o coeficiente de atrito estático, 246\nA Física em nosso Mundo - O freio A85, 247\nCapítulo 13 - Forças em trajetórias curvilíneas, 248\n1. Variação de direção de velocidade, 248\n2. Resultante centrípeta, 249\n3. Resultante centrípeta e resultante tangencial, 256\n4. Força em referencial não-inercial, 257\nExercícios propostos de recapitulatório, 257 PARTE 5\nOS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO\nCapítulo 14 - Trabalho, 262\n1. Introdução, 262\n2. Trabalho de uma força constante paralelo ao deslocamento, 262\n3. Trabalho de uma força constante não-paralela ao deslocamento, 265\n4. Trabalho de uma força qualquer, 265\n5. Dois casos motores, 267\n5.1. Trabalho de repouso, 267\n5.2. Trabalho de força elástica, 269\nPotência, 271\nLeitura - O cortão-vapor, 272\nLeitura - Compondo potenciais, 272\nRendimentos, 276\nExercícios propostos de recapitulatório, 277\nAtividade experimental - Calculando trabalho e potência, 281\nCapítulo 15 - Energia, 282\n1. Introdução, 282\n2. Energia elétrica, 282\n3. Energia potencial gravitacional. Energia potencial elástica, 285\nConservação da energia mecânica, 288\nLeitura - O mito da potência, 289\n4. Outros temas de restituição, 297\nExercícios propostos de recapitulatório, 308\nA Física em nosso Mundo - Fontes convencionais e fontes alternativas de energia, 315\nCapítulo 16 - Impulso e quantidade de movimento, 320\n1. Impulso de uma força, 320\n2. Quantidade de movimento, 322\n3. Teorema do impulso, 323\n4. Conservação do quantidade de movimento, 326\n5. Choques, 330\n6. Coeficiente de restituíção, 332\nExercícios propostos de recapitulatório, 340\nA Física em nosso Mundo - A conservação da quantidade de movimento, 351 PARTE 6\nGRAVITAÇÃO UNIVERSAL\nCapítulo 17 - A Gravitação Universal, 353\n1. Introdução, 353\n2. As leis de Kepler, 355\n3. Leitura - A eclipse, 356\n4. Leitura - A Gravitação Universal, 360\n5. Leitura - Descrição planetás, 364\n6. Campo gravitacional e campo de gravidade, 365\n7. Aceleração da gravidade, 365\nLeitura - A gravidade no interior da Terra, 366\n8. Exemplos diários, 367\n9. Velocidade de escape, 370\n10. Satélite raso, 370\n11. Inimpermeabilidade, 371\nLeitura - O mundo especial - pulso em órbita, 372\nExercícios propostos de recapitulatório, 374 PARTE 1\nIntrodução geral\nUma noção geral da Física, seu campo de estudo, seus ramos e métodos são apresentados nesta parte.\n\nTomografia computadorizada, um dos exames de ponta na Medicina diagnóstica: o notável avanço tecnológico alcançado pelo ser humano nasceu de sua curiosidade e do interesse em explicar os fenômenos naturais.\n\nCAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À FÍSICA