quinta-feira, 13 de setembro de 2012
sexta-feira, 6 de julho de 2012
Leis de Newton
As leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton. Descrevem a relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.
• Primeira Lei de Newton
"Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele."
Conhecida como princípio da inércia, a Primeira lei de Newton afirma que a força resultante (o vetor soma de todas as forças que agem em um objeto) é nulo, logo a velocidade do objeto é constante.
• Segunda Lei de Newton
"A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é imprimida."
A segunda lei de Newton, também chamada de princípio fundamental da dinâmica, afirma que a força resultante em uma partícula é igual a razão do tempo de mudança do seu momento linear 
em um sistema de referência inercial.
em um sistema de referência inercial.• Terceira Lei de Newton
"A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em direções opostas."
A Terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e Reação, diz que a força representa a interação física entre dois corpos distintos ou partes distintas de um corpo. Se um corpo A exerce uma força em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de mesma magnitude no corpo A— ambas as forças possuindo mesma direção, contudo sentidos contrários.
Thamires Moraes, Tamiris Spindola, Danieli Nascimento, Camila Barreto e Tatiane Moreira.
Leis de Newton
As leis de Newton constituem os três pilares
fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso
também é conhecida por Mecânica Newtoniana.
1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia
- Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
- Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
Estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:
"Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."
Então, conclui-se que um corpo só altera seu
estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força
resultante diferente se zero.
2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre
diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua
massa, ou seja:
ou em módulo: F=ma
Onde:
F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);
m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);
a é a aceleração adquirida (em m/s²).
A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).
Exemplo:
Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
F=ma
12=2a
a=6m/s²
Força de Tração
chamamos Força de Tração
.
3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação:
Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F,
podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de
Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção
iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de
reação.
Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
"As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
Por: Isabella Boechat, Lara Badaró e Lívia Dutra
O átomo possui em sua composição: elétrons, prótons e nêutrons. Vejamos como foi a descoberta de cada um desses constituintes:
-> O elétron: O átomo foi provado como divisível por Joseph John Thomson, em 1897, através de uma aparelhagem chamada tubo de raios catódicos: um tubo de vidro que possuía uma pequena quantidade de gás e dois eletrodos ligados a uma fonte elétrica externa. Logo que o circuito era ligado, surgia um feixe de raios oriundos do cátodo, que se dirigia para o ânodo.
Diante desse experimento Thomson deduziu que:
a) os raios eram partículas menores que os átomos;
b) os raios apresentavam carga elétrica negativa. Essas partículas foram denominadas elétrons (é).
Thomson criou, então, um modelo de átomo chamado popularmente de “pudim de passas”, que apresentava a definição: “O átomo é maciço e constituído por um fluido com carga elétrica positiva, no qual estão dispersos os elétrons”.
O Próton: Com uma aparelhagem parecida com a de Thomson, o físico Eugen, em 1886, atentou-se para um feixe luminoso no sentido contrário ao dos elétrons. Deduziu que a composição desse feixe deveria indicar carga elétrica positiva.
O próton foi nomeado pelo cientista Ernest Rutheford, em 1904, quando realizou o mesmo experimento com o gás hidrogênio e revelou a presença de partículas com carga elétrica positiva. A massa de um próton é aproximadamente 1836 vezes maior que a de um elétron.
O Nêutron:
O nêutron foi descoberto em 1932, pelo físico James Chadwick, durante experiências com material radioativo. Este componente do átomo localiza-se no núcleo e indica massa com valor muito próximo da massa dos prótons, porém não possui carga elétrica. Por: Isabella Boechat, Lara Badaró e Lívia Dutra.
-> O elétron: O átomo foi provado como divisível por Joseph John Thomson, em 1897, através de uma aparelhagem chamada tubo de raios catódicos: um tubo de vidro que possuía uma pequena quantidade de gás e dois eletrodos ligados a uma fonte elétrica externa. Logo que o circuito era ligado, surgia um feixe de raios oriundos do cátodo, que se dirigia para o ânodo.
Diante desse experimento Thomson deduziu que:
a) os raios eram partículas menores que os átomos;
b) os raios apresentavam carga elétrica negativa. Essas partículas foram denominadas elétrons (é).
Thomson criou, então, um modelo de átomo chamado popularmente de “pudim de passas”, que apresentava a definição: “O átomo é maciço e constituído por um fluido com carga elétrica positiva, no qual estão dispersos os elétrons”.
O Próton: Com uma aparelhagem parecida com a de Thomson, o físico Eugen, em 1886, atentou-se para um feixe luminoso no sentido contrário ao dos elétrons. Deduziu que a composição desse feixe deveria indicar carga elétrica positiva.
O próton foi nomeado pelo cientista Ernest Rutheford, em 1904, quando realizou o mesmo experimento com o gás hidrogênio e revelou a presença de partículas com carga elétrica positiva. A massa de um próton é aproximadamente 1836 vezes maior que a de um elétron.
O Nêutron:
O nêutron foi descoberto em 1932, pelo físico James Chadwick, durante experiências com material radioativo. Este componente do átomo localiza-se no núcleo e indica massa com valor muito próximo da massa dos prótons, porém não possui carga elétrica. Por: Isabella Boechat, Lara Badaró e Lívia Dutra.
quinta-feira, 5 de julho de 2012
Terceira Lei de Newton
| “ | Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi. | ” |
| “ | Lei III: A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em direções opostas.[9] | ” |
A Terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e Reação,[3] diz que a força representa a interação física entre dois corpos distintos ou partes distintas de um corpo,[17]. Se um corpo A exerce uma força em um corpo B, o corpo Bsimultaneamente exerce uma força de mesma magnitude no corpo A— ambas as forças possuindo mesma direção, contudo sentidos contrários. Como mostrado no esquema ao lado, as forças que os esquiadores fazem um no outro são iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos. Repare que, embora as forças sejam iguais, as acelerações e ambos não o são necessariamente: quanto menor a massa do esquiador maior será sua aceleração.
As duas forças na terceira lei de Newton têm sempre a mesma natureza. A exemplo, se a rua exerce uma força ação para frente no pneu de um carro acelerando em virtude do atrito entre este pneu e o solo, então também é uma força de atrito a força reação que empurra o asfalto para trás.
De forma simples: a força é a expressão física da interação entre dois entes físicos: há sempre um par de forças a agir em um par de objetos, e não há força solitária sem a sua contra-parte. As forças na natureza aparecem sempre aos pares e cada par é conhecido como uma par ação - reação.
Newton usou suas leis para obter a Lei da Conservação do Momento Linear[18] no entanto por uma perspectiva mais profunda, a conservação do momento linear é a ideia mais fundamental (obtida pelo Teorema de Noether da invariância de Galileu), sendo mantida em casos onde a terceira lei de Newton aparentemente falha, por exemplo quando há ondas eletromagnéticas envolvidas ou em alguns tópicos associados à mecânica quântica.
Prótons, Nêutrons e Elétrons.
Prótons, Nêutrons e Elétrons.
Os prótons e os neutros estão
dispostos no núcleo e os elétrons estão na eletrosfera.
Algumas relações podem ser feitas com a massa atômica do elemento (aquela massa encontrada na tabela periódica) como:
● Massa atômica = prótons + nêutrons ou A= p + n
● Prótons = nº atômico = elétrons ou P = Z = e
● nêutrons = n° de massa – nº atômico
Algumas relações podem ser feitas com a massa atômica do elemento (aquela massa encontrada na tabela periódica) como:
● Massa atômica = prótons + nêutrons ou A= p + n
● Prótons = nº atômico = elétrons ou P = Z = e
● nêutrons = n° de massa – nº atômico
Símbolo do elemento: X
Número de massa: A
Número atômico: Z
Número de massa: A
Número atômico: Z
Número de prótons: P
Número de elétrons: e
Número de nêutrons: n
Alguns números se relacionam uns com os outros, por exemplo, se você souber o número atômico saberá também o número de prótons e elétrons, pois de acordo com a fórmula (P= Z = e) são iguais. Para determinar o número de nêutrons utilizamos um cálculo baseado na equação n = A – Z.
Vamos colocar o conhecimento em prática? Então defina o número de partículas dos seguintes elementos:
20Ca40
Número atômico → Z = 20
Número de prótons → P = Z = 20
Número de elétrons → P = Z = e = 20
Número de nêutrons → n = A – Z
n = 40 – 20
n = 20
Número de massa → A = P + n
A = 20 +20
A = 40
O Cálcio (Ca) possui: Z = 20, P = 20, e = 20, n = 20 e A = 40.
Tabela:
Número de elétrons: e
Número de nêutrons: n
Alguns números se relacionam uns com os outros, por exemplo, se você souber o número atômico saberá também o número de prótons e elétrons, pois de acordo com a fórmula (P= Z = e) são iguais. Para determinar o número de nêutrons utilizamos um cálculo baseado na equação n = A – Z.
Vamos colocar o conhecimento em prática? Então defina o número de partículas dos seguintes elementos:
20Ca40
Número atômico → Z = 20
Número de prótons → P = Z = 20
Número de elétrons → P = Z = e = 20
Número de nêutrons → n = A – Z
n = 40 – 20
n = 20
Número de massa → A = P + n
A = 20 +20
A = 40
O Cálcio (Ca) possui: Z = 20, P = 20, e = 20, n = 20 e A = 40.
Tabela:
Grupo: Mayara Espósito, Ayanne Barbosa, Carla Barreto, Rai Amorim e Lucas Nogueira
As três Leis de Newton
Primeira
Lei de Newton
Também chamada de Lei da Inércia, apresenta o
seguinte enunciado:
Na
ausência de forças, um corpo em repouso continua em repouso, e um corpo em
movimento, continua em movimento retilíneo uniforme (MRU).
Movimento Retilíneo Uniforme é o movimento no qual a velocidade permanece constante durante todo o percurso de um corpo. A velocidade é constante e diferente de zero (V≠0) e a aceleração é nula (a = 0).
Movimento Retilíneo Uniforme é o movimento no qual a velocidade permanece constante durante todo o percurso de um corpo. A velocidade é constante e diferente de zero (V≠0) e a aceleração é nula (a = 0).
Segunda Lei de Newton
Foi estabelecida por Sir Isaac Newton ao
estudar a causa dos movimentos. Esse princípio consiste na afirmação de que um
corpo em repouso necessita da aplicação de uma força para que possa se
movimentar, e para que um corpo em movimento pare é necessária a aplicação de
uma força. Um corpo adquire velocidade e sentido de acordo com a intensidade da
aplicação da força. Ou seja, quanto maior for à força maior será a aceleração
adquirida pelo corpo.
*Aceleração: é a taxa de variação da velocidade. No SI sua unidade é o metro por segundo ao quadrado (m/s2).
Newton estabeleceu esta lei para análise das causas dos movimentos, relacionando as forças que atuam sobre um corpo de massa m constante e a aceleração adquirida pelo mesmo devido à atuação das forças. Esta lei diz que:
A resultante das forças aplicadas sobre um ponto material é igual ao produto da sua massa pela aceleração adquirida:
Esta é uma igualdade vetorial na qual força e
aceleração são grandezas vetoriais, as quais possuem módulo, direção e sentido.
Esta equação significa que a força resultante (soma das forças que atuam sobre
um determinado ponto material) produz uma aceleração com mesma direção e
sentido da força resultante e suas intensidades são proporcionais.
*Ponto material: em mecânica essa é um termo utilizado para representar qualquer objeto em virtude do fenômeno, sem levar em consideração suas dimensões. Ou seja, as dimensões não afetam no resultado do fenômeno estudado.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de força é o Newton (N) em homenagem a Newton. Porém, existem outras unidades de medida como o dina e o kgf.
Peso
Peso é a força gravitacional sofrida por um corpo nas vizinhanças de um planeta. É uma grandeza vetorial e, portanto, possui módulo, direção e sentido. Matematicamente temos:
*Ponto material: em mecânica essa é um termo utilizado para representar qualquer objeto em virtude do fenômeno, sem levar em consideração suas dimensões. Ou seja, as dimensões não afetam no resultado do fenômeno estudado.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de força é o Newton (N) em homenagem a Newton. Porém, existem outras unidades de medida como o dina e o kgf.
Peso
Peso é a força gravitacional sofrida por um corpo nas vizinhanças de um planeta. É uma grandeza vetorial e, portanto, possui módulo, direção e sentido. Matematicamente temos:
P =m . g
Onde g é a aceleração da gravidade local.
A massa de um corpo não muda. O que muda é seu peso em razão da ação da força gravitacional, que pode ser maior ou menor, dependendo da localização do corpo.
A massa de um corpo não muda. O que muda é seu peso em razão da ação da força gravitacional, que pode ser maior ou menor, dependendo da localização do corpo.
Terceira Lei de Newton
Também denominada princípio da ação e reação, ela pode ser enunciada da seguinte forma:
Se um corpo A aplicar uma força sobre um corpo B, receberá deste uma força de mesma intensidade, mesma direção e de sentido contrário.
Também denominada princípio da ação e reação, ela pode ser enunciada da seguinte forma:
Se um corpo A aplicar uma força sobre um corpo B, receberá deste uma força de mesma intensidade, mesma direção e de sentido contrário.
Assim, |FA-B| = |FB-A|.
As forças de ação e reação possuem as seguintes características:
As forças de ação e reação possuem as seguintes características:
- Possuem
a mesma natureza, ou seja, são ambas de contato ou de campo;
- São
forças trocadas entre dois corpos;
- Não
se equilibram e não se anulam, pois estão aplicadas em corpos diferentes.
Terceira Lei de Newton
A terceira lei é muito comum no cotidiano. O ato de
caminhar e o lançamento de um foguete são exemplos da aplicação dessa lei. Ao
caminharmos somos direcionados para frente graças à força que nossos pés
aplicam sobre o chão.
Grupo: Mayara Espósito, Ayanne Barbosa, Carla Barreto, Rai Amorim e Lucas Nogueira
quarta-feira, 4 de julho de 2012
Física - Leis de Newton
As leis de Newton são as leis que descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton . Descrevem a relação entre forças agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.
1ª lei de Newton : Conhecida como Princípio da Inércia, a Primeira lei de Newton afirma que a força resultante (o vetor soma de todas as forças que agem em um objeto) é nulo, logo a velocidade do objeto é constante. Consequentemente:
- Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força resultante aja sobre ele.
- Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre ele.
Newton apresentou a primeira lei a fim de estabelecer um referencial para as leis seguintes. A primeira lei postula a existência de pelo menos um referencial, chamado referencial newtoniano ou inercial, relativo ao qual o movimento de uma partícula não submetida a forças é descrito por uma velocidade (vetorial) constante.
Em uma pista de boliche infinita e sem atrito a bola não pararia até que uma força contrária ao movimento fosse efetuada.
2ª lei de Newton : A segunda lei de Newton, também chamada de Princípio Fundamental da Dinâmica, afirma que a força resultante em uma partícula é igual a razão do tempo de mudança do seu momento linear em um sistema de referência inercial .
em um sistema de referência inercial .
Ao fazer uma força sobre um objeto, quanto menor a massa, maior será a aceleração obtida. Fazendo a mesma força sobre o caminhão de verdade e o de brinquedo resultará em acelerações visivelmente diferentes.
3ª lei de Newton : A Terceira lei de Newton, ou Princípio da Ação e Reação, diz que a força representa a interação física entre dois corpos distintos ou partes distintas de um corpo . Se um corpo A exerce uma força em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de mesma magnitude no corpo A— ambas as forças possuindo mesma direção, contudo sentidos contrários. Como mostrado no esquema ao lado, as forças que os esquiadores fazem um no outro são iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos. Repare que, embora as forças sejam iguais, as acelerações e ambos não o são necessariamente: quanto menor a massa do esquiador maior será sua aceleração.
Terceira lei de Newton. As forças que os patinadores fazem no outro são iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos e em corpos diferentes .
Lídia França Vieira - 1002
Química - Átomos
O átomo é a menor partícula capaz de identificar um elemento químico e participar de uma reação química.
Ao desenrolar da história, diversos cientistas e estudiosos tentaram definir o átomo quanto a sua forma, dando origem a diversas teorias sobre sua constituição física. Surgiram, então, os modelos atômicos.
Modelos Atômicos
Modelo de Dalton (bola de bilhar) – 1803
Para John Dalton, a teoria de Leucipo e Demócrito era bastante coerente. Segundo este modelo, os átomos eram as menores partículas possíveis, assumiam formas esféricas e possuíam massa semelhante caso fossem correspondentes ao mesmo elemento químico.
Modelo de Thomson (pudim de passas) – 1897
Através da descoberta do elétron (partícula constituinte do átomo com carga elétrica negativa), o modelo de Dalton ficou defasado. Assim, com os estudos de Thomson, um novo modelo foi idealizado.
De acordo com este novo modelo, o átomo era uma esfera maciça de carga elétrica positiva incrustada com elétrons. Tornando-se assim eletricamente neutro.
Modelo de Rutherford-Bohr (sistema planetário) – 1908/1910
Rutherford ao bombardear partículas alfa sobre uma lâmina de ouro percebeu que a maioria atravessava a lâmina. Enquanto que uma menor parte sofria pequeno desvio, e uma parte ínfima sofria grande desvio contrário à trajetória.
Estrutura de um Átomo
Os átomos são compostos de, pelo menos, um próton e um elétron. Podendo apresentar nêutrons (na verdade, apenas o átomo de hidrogênio não possui nêutron: é apenas um elétron girando em torno de um próton).- Elétrons – Os elétrons são partículas de massa muito pequena (cerca de 1840 vezes menor que a massa do próton. Ou aproximadamente 9,1.10-28g) dotados de carga elétrica negativa: -1,6.10-19C. Movem-se muito rapidamente ao redor do núcleo atômico, gerando campos eletromagnéticos.
- Prótons – Os prótons são partículas que, junto aos nêutrons, formam o núcleo atômico. Possuem carga positiva de mesmo valor absoluto que a carga dos elétrons; assim, um próton e um elétron tendem a se atrair eletricamente.
- Nêutrons – Os nêutrons, junto aos prótons, formam o núcleo atômico. E, como possuem massa bastante parecida, perfazem 99,9% de toda a massa do átomo. Possuem carga elétrica nula (resultante das sub-partículas que os compõem), e são dispostos estrategicamente no núcleo de modo a estabilizá-lo: uma vez que dois prótons repelem-se mutuamente, a adição de um nêutron (princípio da fissão nuclear) causa instabilidade elétrica e o átomo se rompe.
Lídia França Vieira - 1002
segunda-feira, 2 de julho de 2012
(Física)
Leis de Newton
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
As leis
de Newton são as leis que
descrevem o comportamento de corpos em movimento, formuladas por Isaac Newton . Descrevem a relação entre forças
agindo sobre um corpo e seu movimento causado pelas forças. Essas leis foram
expressas nas mais diferentes formas nos últimos três séculos.
História
Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes
intituladoPhilosophiee Naturalis Principia mathematica. As leis
explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objetos físicos.
Newton
usando as três leis, combinadas com a lei da gravitação universal, demonstrou
as Leis de Kepler, que descreviam o movimento planetário. Essa demonstração foi
a maior evidência a favor de sua teoria sobre a gravitação universal. Primeira Lei de Newton
Em
uma pista de boliche infinita e sem atrito a bola não pararia até que uma força
contrária ao movimento fosse efetuada.
“
|
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo
quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus
impressis cogitur statum illum mutare.
|
”
|
“
|
Lei I: Todo corpo continua em seu estado de repouso
ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar
aquele estado por forças aplicadas sobre ele.
|
”
|
Conhecida como princípio da inércia, a Primeira lei de Newton afirma que a força resultante (o vetor
soma de todas as forças que agem
em um objeto) é nulo, logo a velocidade do
objeto é constante. Consequentemente:
§
Um objeto que está em repouso ficará em
repouso a não ser que uma força resultante aja sobre ele.
§
Um objeto que está em movimento não
mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante aja sobre ele.
Newton apresentou a primeira lei a fim de
estabelecer um referencial para as leis seguintes. A primeira lei
postula a existência de pelo menos um referencial, chamado referencial
newtoniano ou inercial, relativo
ao qual o movimento de uma partícula não submetida a forças é descrito por uma
velocidade (vetorial) constante.
“
|
Em todo universo material, o movimento de uma
partícula em um sistema de referência preferencial Φ é determinado pela ação
de forças as quais foram varridas de todos os tempos quando e somente quando
a velocidade da partícula é constante em Φ. O que significa, uma partícula
inicialmente em repouso ou em movimento uniforme no sistema de referência
preferencial Φ continua nesse estado a não ser que compelido por forças a
mudá-lo.
|
”
|
As leis de Newton são válidas somente em um
referencial inercial. Qualquer sistema de referência que está em movimento
uniforme respeitando um sistema inercial também é um sistema referencial,i.e. Invariância de Galileu ou o princípio
de relatividade Newtoniana.
A lei da inércia aparentemente foi percebida
por diferentes cientistas e filósofos naturais independentemente.
Segunda Lei de Newton
Ao
fazer uma força sobre um objeto, quanto menor a massa,
maior será a aceleração obtida. Fazendo a mesma força sobre o
caminhão de verdade e o de brinquedo resultará em acelerações visivelmente
diferentes.
“
|
Lex II: Mutationem motis proportionalem esse vi
motrici impressae, etfieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
|
”
|
“
|
Lei II: A mudança de movimento é proporcional à
força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela
força é imprimida.
|
”
|
A segunda lei de Newton, também chamada de
princípio fundamental da dinâmica,
afirma que a força resultante em uma partícula é igual a razão do
tempo de mudança do seu momento
linear 
em um sistema de referência inercial:
em um sistema de referência inercial:
Esta lei conforme acima apresentada tem
validade geral, contudo, para sistemas onde a massa é uma constante, esta
grandeza pode ser retirada da derivada,
o que resulta na conhecida expressão muito difundida no ensino médio
onde 
é a força resultante aplicada, m é a massa (constante) do corpo e é a aceleração do corpo. A força resultante aplicada a um corpo produz
uma aceleração a ela diretamente
proporcional.
é a força resultante aplicada, m é a massa (constante) do corpo e é a aceleração do corpo. A força resultante aplicada a um corpo produz
uma aceleração a ela diretamente
proporcional.
Em casos de sistemas à velocidades
constantes e massa variável, a exemplo um fluxo constante de calcário caindo sobre uma esteira transportadora
em indústrias de cimento, a
velocidade pode ser retirada da derivada e a força horizontal sobre a esteira pode ser determinada como:
.
onde é a velocidade constante da esteira e é a taxa temporal de depósito de massa
sobre esta.
Em casos mistos onde há variação tanto
da massa como da velocidade - a exemplo do lançamento do ônibus espacial, ambos os termos
fazem-se necessários.
A segunda lei de Newton em sua forma
primeira, , ainda é válida mesmo se os
efeitos da relatividade especial forem considerados, contudo no âmbito
da relatividade a definição de momento de uma partícula requer alteração, sendo
a definição de momento como o produto da massa de repouso pela velocidade
válida apenas no âmbito da física
clássica.
Impulso
Um impulso ocorre quando uma força age em um intervalo de tempo Δt,
e é dado por:
Já que força corresponde à derivada do
momento no tempo, não é difícil mostrar que:
Trata-se do teorema do impulso variação
da quantidade de movimento, muito útil na análise de colisões e impactos..
Sistema
de partículas e massa variável
Sistemas de massa variável, como um
foguete queimando combustível e ejetando partes, não é um sistema fechado, com massa constante,
e não pode ser tratado diretamente pela segunda lei conforme geralmente
apresentada nos cursos de ensino médio, .
O raciocínio, dado em An Introduction to Mechanics de Kleppner e Kolenkow, e outros
textos atuais, diz que a segunda lei de Newton nesta forma se aplica
fundamentalmente a partículas. Na
mecânica clássica, partículas tem por definição massa constante. No caso de um
sistema de partículas bem definido, contudo ainda com massa constante,
mostra-se que esta forma da lei de Newton pode ser estendida ao sistema como um
todo, tendo-se então que:
onde refere-se à soma das forças externas
sobre o sistema, M é a massa total do sistema, e é a aceleração do cento de massa do sistema.
Para um sistema com massa variável
puntual ou tratado como tal em vista da definição de cento de massa, a equação geral do movimento
é obtida mediante a derivada total encontrada na segunda lei em sua forma
primeira:
onde é a velocidade instantânea da massa
sobre o qual se calcula a força e corresponde à massa em questão, ambas
no instante t em consideração.
Em análise de lançamento de foguetes é
comum expressar-se o termo associado à variação de massa não
em função da massa e da velocidade do objeto mas sim em função da massa ejetada
e da velocidade desta massa ejetada em relação ao centro de massa do
objeto (nave) e não em
relação ao referencial escolhido. é pois a velocidade relativa da massa
ejetada em relação ao veículo que a ejeta. Mediante tais considerações
mostra-se que:
O termo no lado direito, conhecido geralmente
como o empuxo , corresponde à
força atuando no foguete em um dado instante devido à ejeção da massa com velocidade (em relação à nave) devido à ação de
seus motores, e o temo à esquerda, ,
à força total sobre a nave, incluso qualquer força externa que por ventura
esteja simultaneamente atuando sobre o projétil - a saber a força de atrito do
ar, ou outra.
ou seja, a força a impelir a massa m
para frente é devida apenas à ejeção de massa proporcionada pelos seus foguetes
para traz (lembre-se que têm sentidos opostos, contudo é negativo, pois a massa diminui com o
tempo).
Terceira Lei de Newton
Terceira lei de Newton. As forças que os patinadores
fazem no outro são iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos e em
corpos diferentes
“
|
Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse
reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et
in partes contrarias dirigi.
|
”
|
“
|
Lei III: A toda ação há sempre uma reação oposta e
de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre
iguais e dirigidas em direções opostas.
|
”
|
A Terceira lei de Newton, ou Princípio
da Ação e Reação, diz que a força
representa a interação física entre dois corpos distintos ou partes distintas
de um corpo,].
Se um corpo A exerce uma força em um corpo B, o corpo B simultaneamente exerce uma força de
mesma magnitude no corpo A—
ambas as forças possuindo mesma direção, contudo sentidos contrários. Como
mostrado no esquema ao lado, as forças que os esquiadores fazem um no outro são
iguais em magnitude, mas agem em sentidos opostos. Repare que, embora as forças
sejam iguais, as acelerações e ambos não o são necessariamente: quanto menor a
massa do esquiador maior será sua aceleração.
As duas forças na terceira lei de
Newton têm sempre a mesma natureza. A exemplo, se a rua exerce uma força ação
para frente no pneu de um carro acelerando em virtude do atrito entre este pneu
e o solo, então também é uma força de atrito a força reação que empurra o asfalto para trás.
De forma simples: a força é a expressão
física da interação entre dois entes físicos: há sempre um par de forças a agir
em um par de objetos, e não há força solitária sem a sua contra-parte. As
forças na natureza aparecem sempre aos pares e cada par é conhecido como uma
par ação - reação.
Newton usou suas leis para obter a Lei da Conservação do momento Linear no entanto por uma perspectiva mais
profunda, a conservação do momento linear é a ideia mais fundamental (obtida pelo Teorema de Noether da invariância
de galileu), sendo mantida em casos onde a terceira lei de Newton aparentemente
falha, por exemplo quando há ondas
eletromagnéticas envolvidas ou em
alguns tópicos associados à mecânica
quântica.
Importância e validade
As leis de Newton foram testadas por
experimentos e observações por mais de 200 anos, e elas são se não precisas,
pelo menos uma excelente aproximação quando restritas à escalas de dimensão e
velocidades encontradas no nosso cotidiano. As leis do movimento, a lei da gravitação universal e as técnicas matemáticas atreladas
provêm em um primeiro momento uma boa explicação para quase todos os fenômenos
físicos observados no dia-a-dia de uma pessoa normal. Do chute em uma bola à
construção de casas e edifícios, do vôo de aviões ao lançamento de satélites,
as leis de Newton caem como uma luva.
Contudo, as leis de Newton (combinadas
com a gravitação universal e eletrodinâmica
clássica) são inapropriadas em circunstâncias que ultrapassam os limites de
velocidades e dimensões encontradas no dia-a-dia, notavelmente em escalas muito
pequenas como a atômica e em altas velocidades como a das partículas carregadas
em aceleradores de partículas. Houve a necessidade, pois, de se expandir as
fronteiras do conhecimento com teorias mais abrangentes que as da mecânica de
Newton.
Na relatividade
especial, o fator de Lorentz deve ser incluído na expressão para a
dinâmica junto com massa de
repouso. Sob efeitos de campos gravitacionais muito fortes, há a necessidade de
usar-se a relatividade geral. Em
velocidades comparáveis à velocidade da luz, a segunda lei mantém-se na forma
original ,
o que indica que a força é derivada temporal do momento do objeto, contudo a
definição do que vem a ser momento sofre consideráveis alterações.
Em mecânica
quântica conceitos como força,
momento linear e posição são definidos por operadores lineares que operam no estado quântico. Na mecânica quântica
não relativística, ou seja, em velocidades que são muito menores do que a
velocidade da luz, as ideias de newton mostram-se ainda tão exatas frente a
estes operadores como são para objetos clássicos. Contudo ao considerarem-se
velocidades próximas à da luz em dimensões tão diminutas como as aqui
consideradas, tal afirmação não pode mais ser feita, e em verdade a teoria
associada à "mecânica quântica relativística" ainda não está
completamente consolidada, sendo alvo de grandes pesquisas por parte dos físicos atuais.
(Química)
Átomo
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
O átomo é a menor partícula que ainda
caracteriza um elemento químico. Ele apresenta um núcleo com carga
positiva (Z é a quantidade de prótons e "E" a carga elementar) que
apresenta quase toda sua massa (mais que 99,9%) e Z elétrons determinando o seu tamanho.
Até fins do século XIX, era considerado
a menor porção em que se poderia dividir a matéria.
Mas nas duas últimas décadas daquele século, as descobertas do próton e do elétron
revelaram o equívoco dessa ideia. Posteriormente, o reconhecimento do nêutron e de outras partículas subatômicas reforçou a necessidade de revisão do
conceito de átomo.
História
Os
atomistas na antiga Grécia
Os atomistas,
encabeçados por Demócrito e pelo seu professor Leucipo, pensavam que a matéria era
constítuida por partículas minúsculas e invisíveis, os átomos (A-tomo),"Sem divisão". Achavam
eles que se dividíssemos e voltássemos a dividir, alguma vez o processo havia
de parar.
Para Demócrito, a grande variedade de
materiais na natureza provinha dos movimentos dos diferentes tipos de átomos
que, ao se chocarem, formavam conjuntos maiores gerando diferentes corpos com
características próprias. Algumas ideias de Demócrito sobre os átomos:
Os fundamentos de Demócrito para os
átomos foram tomando corpo com o passar do tempo. Epicurro (341 a.C. - aproximadamente 270 a. C.)
complementou suas ideias ao sugerir que haveria um limite para o tamanho dos
átomos, justificando assim, a razão de serem invisíveis.
Mas, ainda assim, a teoria mais defendida
era a de Aristóteles que acreditava que a matéria seria constituída de elementos da natureza como fogo, água, terra e ar que misturados em diferentes
proporções, resultariam em propriedades físico-químicas diferentes.
Evolução histórica da ideia de átomo
Modelo
de Dalton
John Dalton, em 1803, tentando explicar
o comportamento dos diversos gases da atmosfera e das misturas gasosas, retomou
a hipótese atômica. Assim como Leucipo, Demócrito e Epicuro, Dalton acreditava
que a matéria seria constituída por átomos indivisíveis e espaços vazios. Ele
imaginou o átomo como uma pequena esfera, com massa definida e propriedades
características. Dessa forma, todas as transformações químicas podiam ser
explicadas pelo arranjo de átomos. Toda matéria é constituída por átomos. Esses
são as menores partículas que a constituem; são indivisíveis e indestrutíveis,
e não podem ser transformados em outros, nem mesmo durante os fenômenos químicos.
Os átomos de um mesmo elemento químico são idênticos em massa e se comportam
igualmente em transformações químicas. As transformações químicas ocorrem por
separação e união de átomos. Isto é, os átomos de uma substância que estão
combinados de um certo modo, separam-se, unindo-se novamente de uma outra
maneira.
O
modelo atômico de Thomson
O britânico Joseph John Thomson descobriu os elétrons em 1897 por meio de experimentos
envolvendo raios catódicos em tubos
de crookes. O tubo de crookes consiste-se em uma ampola que contém apenas vácuo
e um dispositivo elétrico que faz os elétrons de qualquer material condutor
saltar e formar feixes, que são os próprios raios catódicos. Thomson, ao
estudar os raios catódicos, descobriu que estes são afetados por campos elétrico e magnético, e deduziu que a deflexão
dos raios catódicos por estes campos são desvios de trajetória de partículas
muito pequenas de carga negativa, os elétrons.
Thomson propos que o átomo era,
portanto, divisível, em partículas carregadas positiva e negativamente,
contrariando o modelo indivisível de átomo proposto por Dalton (e por atomistas na Antiga Grécia). O átomo consistiria
de vários elétrons incrustados e embebidos em uma grande partícula positiva,
como passas em um pudim. O modelo atômico do "pudim com passas" permaneceu
em voga até a descoberta do núcleo atômico por Ernest Rutherford.
O
modelo atômico de Rutherford
Em 1911,
realizando experiências de bombardeio de lâminas de ouro com partículas alfa
(partículas de carga positiva, liberadas por elementos radioativos), Rutherford fez uma importante constatação: a
grande maioria das partículas atravessava diretamente a lâmina, algumas sofriam
pequenos desvios e outras, em número muito pequeno (uma em cem mil), sofriam
grandes desvios em sentido contrário.
A partir dessas observações, Rutherford
chegou às seguintes conclusões:
§
No átomo existem espaços vazios; a
maioria das partículas o atravessava sem sofrer nenhum desvio.
§
No centro do átomo existe um núcleo
muito pequeno e denso; algumas partículas alfa colidiam com esse núcleo e
voltavam, sem atravessar a lâmina.
§
O núcleo tem carga elétrica positiva;
as partículas alfa que passavam perto dele eram repelidas e, por isso, sofriam
desvio em sua trajetória.
Pelo modelo atômico de Rutherford, o
átomo é constituído por um núcleo central, dotado de cargas elétricas positivas
(prótons), envolvido por uma nuvem de cargas elétricas negativas (elétrons).
Rutherford demonstrou, ainda, que
praticamente toda a massa do átomo fica concentrada na pequena região do
núcleo.
Dois anos depois de Rutherford ter
criado o seu modelo, o cientista dinamarquês Niels
Bohr o completou, criando o que hoje é chamado modelo planetário. Para Bohr, os
elétrons giravam em órbitas circulares, ao redor do núcleo. Depois desses,
novos estudos foram feitos e novos modelos atômicos foram criados. O modelo que
representa o átomo como tendo uma parte central chamado núcleo, contendo
prótons e nêutrons, serve para explicar um grande número de observações sobre
os materiais.
O
modelo atômico de Niels Bohr e a mecânica quântica
O modelo planetário de Niels Bohr foi
um grande avanço para a comunidade científica, provando que o átomo não era
maciço. Segundo a Teoria Eletromagnética, toda carga elétrica em movimento em
torno de outra, perde energia em forma de ondas
eletromagnéticas. E justamente por isso tal modelo gerou certo desconforto,
pois os elétrons perderiam energia em forma de ondas eletromagnéticas, confinando-se
no núcleo, tornando a matéria
algo instável.
Bohr, que trabalhava com Rutherford,
propôs o seguinte modelo: o elétron orbitaria o núcleo em órbitas estacionárias, sem perder
energia. Entre duas órbitas, temos as zonas proibidas de energia, pois só é
permitido que o elétron esteja em uma delas. Ao receber um quantum, o elétron salta de órbita, não num movimento contínuo,
passando pela área entre as órbitas (daí o nome zona proibida), mas
simplesmente desaparecendo de uma órbita e reaparecendo com a quantidade exata
de energia. Se um pacote com energia insuficiente para mandar o elétron para órbitas superiores encontrá-lo,
nada ocorre. Mas se um fóton com a energia exata para que ele salte
para órbitas superiores, certamente o fará, depois, devolvendo a energia
absorvida em forma de ondas
eletromagnéticas.
Estrutura
Se o núcleo de um átomo fosse do tamanho de um limão com um raio de 3cm, os elétrons mais
afastados estariam cerca de 3 km de distância.
Os cientistas, por meio de técnicas
avançadas, já perceberam a complexidade do átomo. Já comprovaram a presença de
inúmeras partículas em sua constituição e desvendaram o comportamento dessas
partículas. Mas para construir alguns conceitos que ajudam a entender a química
do dia-a-dia, o modelo de átomo descrito por Rutherford-Bohr é suficiente. Na
constituição dos átomos predominam os espaços vazios. O núcleo, extremamente
pequeno, é constituído por prótons e nêutrons. Em torno dele, constituindo a
eletrosfera, giram os elétrons.
O diâmetro da eletrosfera de um átomo é
de 10,000 a
100,000 vezes maior que o diâmetro de seu núcleo, e sua estrutura interna pode
ser considerada , para efeitos práticos, oca; pois para encher todo este espaço
vazio de prótons e nêutrons (ou núcleos) necessitaríamos de um bilhão de
milhões de núcleos…
O átomo de hidrogênio é constituído por
um só próton com um só elétron girando ao seu redor. O hidrogênio é o único
elemento cujo átomo pode não possuir nêutrons.
O elétron e o próton possuem, respectivamente, carga
negativa e carga positiva, porém não a mesma massa. O próton é 1836,11 vezes mais massivo que o
elétron. Usando, como exemplo hipotético, um átomo de vinte prótons e vinte nêutrons em seu núcleo, e este estando em eletrodinâmico, terá vinte elétrons orbitando em suas camadas exteriores.
Sua carga elétrica estará em perfeito equilíbrio
eletrodinâmico, porém 99,97% de sua massa encontrar-se-á no núcleo. Apesar do
núcleo conter praticamente toda a massa, seu volume em relação ao tamanho do
átomo e de seus orbitais é minúsculo. O núcleo atômico mede em torno de (1 fm)
centímetros de diâmetro, enquanto que o átomo mede cerca de centímetros (100 pm).
Principais características das partículas fundamentais
Massa
Determinar a massa de um corpo significa
comparar a massa deste corpo com outra tomada como padrão.
A unidade de massa tomada como padrão é
o grama (g). Mas nós muitas vezes utilizamos o Quilograma, que equivale a 1000 vezes a massa de 1 g . Um exemplo disso é quando se diz que a
massa de uma pessoa é 45 vezes a massa correspondente à do quilograma.
Ou ainda: 45 kg = 45 x 1000 g = 45 000 g
Como as partículas que constituem o
átomo são extremamente pequenas, uma unidade especial teve que ser criada para
facilitar a determinação de suas massas. Essa unidade, denominada unidade
de massa atômica, é representada pela letra u.
1 u equivale
a aproximadamente 1,66 · 10−27 kg
(veja artigo Unidade de massa atômica).
As massas do próton e do nêutron são
praticamente iguais: medem cerca de 1 unidade
de massa atômica. A massa do elétron é 1836 vezes menor que a do próton: essa
massa é desprezível, porém é errado dizer que o elétron é desprovido dela.
Carga
elétrica
O elétron é uma partícula dotada de
carga elétrica negativa. A sua carga, que foi determinada experimentalmente em
1908, equivale a uma unidade de carga elétrica (1 ue). A carga do próton é
igual à do elétron, só que de sinal contrário. O próton tem carga elétrica
positiva. O nêutron não possui carga elétrica, como o seu nome indica, ele é
neutro.
Interação atômica
Se tivermos dois átomos hipotéticos,
cuja carga elétrica seja neutra, presume-se que estes não se afetarão
mutuamente por causa da neutralidade da força electromagnética entre si.
A distribuição de cargas no átomo se dá
de forma diversa. A carga negativa é externa, a carga positiva é interna, isto
ocorre por que os elétrons orbitam o núcleo. Quando aproximamos dois átomos,
mesmo estando em perfeita neutralidade interna, estes se repelem, se desviam ou
ricocheteiam.
Exemplo típico ocorre no elemento hélio (He) onde seus átomos estão em eterno
movimento de mútuo ricochete. Em temperatura ambiente, o gás hélio
tem no movimento de seus átomos um rápido ricochete. Ao diminuir a temperatura, o movimento oscilatório
diminui, o volume fica menor e a densidade aumenta. Chegaremos teoricamente num
ponto em que o movimento de ricochete diminuirá tanto que não se poderá mais
retirar energia deste. A este nível
térmico, damos o nome de zero
absoluto, este é –273,15 °C.
Força de Van der Waals
A carga eletrônica não se distribui de
maneira uniforme, algumas partes da superfície atômica são menos negativas que
outras. Em função disto, a carga positiva que se encontra no interior do átomo
infiltrar-se-á pelas áreas menos negativas externas, por isso haverá uma débil
atração eletrostática entre os dois átomos chamada de força de Van der Waals.
Em baixíssima temperatura, os átomos de
hélio movem-se muito lentamente, seu ricochete diminui a tal grau que é
insuficiente para vencer as forças de Van der Waals, como o átomo de hélio é
altamente simétrico, por este motivo as forças atuantes neste elemento são
muito fracas. A contração do hélio ocorre e este acaba por se liquefazer a 4,3
graus acima do zero absoluto.
Nos demais gases presentes na natureza
sua distribuição de cargas é menos simétrica que no hélio, as forças de Van der
Waals são maiores ocasionando uma liquefação em temperaturas maiores.
Atração atômica
Nas regiões externas dos átomos, a
distribuição eletrônica se dá em camadas, sua estrutura apresenta a
estabilidade máxima se estas estiverem completas. Com exceção do hélio e outros
elementos com estabilidade e simetria semelhante, geralmente a camada mais
exterior do átomo é incompleta, ou podem possuir excesso de elétrons. Em função
disto pode haver a transferência de um ou dois elétrons do átomo em que estão
em excesso, para o átomo em que estão em falta, deixando as camadas externas de
ambos em equilíbrio.
O átomo que recebe elétrons ganha carga
negativa, e o que perdeu não equilibra totalmente sua carga nucléica, positiva.
Ocorre então o aglutinamento atômico.
Existe ainda o caso de dois átomos
colidirem. Ocorrendo, há o compartilhamento eletrônico entre ambos que passam a
ter suas camadas mais externas completas desde que permaneçam em contato.
Elementos químicos conhecidos
É importante ter em mente que, átomo, é
uma entidade elementar. O conjunto de átomos que apresentam o mesmo número
atômico (Z) é chamado de elemento
Químico. Desta forma, na Tabela Periódica dos Elementos, a idéia de entidade
elementar é substituída pela idéia d
É possível ter aproximadamente 10
sextilhões de átomos em uma casa (o algarismo 1 e 22 zeros à direita.
Ex.: Ao procurar pelo Carbono na Tabela Periódica, você deve saber
que está procurando pelo Elemento Carbono e não pelo átomo de Carbono.
A
Tabela Periódica dos Elementos
1
H |
2
He |
|||||||||||||||||||
3
Li |
4
Be |
5
B |
6
C |
7
N |
8
O |
9
F |
10
Ne |
|||||||||||||
11
Na |
12
Mg |
13
Al |
14
Si |
15
P |
16
S |
17
Cl |
18
Ar |
|||||||||||||
19
K |
20
Ca |
21
Sc |
22
Ti |
23
V |
24
Cr |
25
Mn |
26
Fe |
27
Co |
28
Ni |
29
Cu |
30
Zn |
31
Ga |
32
Ge |
33
As |
34
Se |
35
Br |
36
Kr |
|||
37
Rb |
38
Sr |
39
Y |
40
Zr |
41
Nb |
42
Mo |
43
Tc |
44
Ru |
45
Rh |
46
Pd |
47
Ag |
48
Cd |
49
In |
50
Sn |
51
Sb |
52
Te |
53
I |
54
Xe |
|||
55
Cs |
56
Ba |
*
|
72
Hf |
73
Ta |
74
W |
75
Re |
76
Os |
77
Ir |
78
Pt |
79
Au |
80
Hg |
81
Tl |
82
Pb |
83
Bi |
84
Po |
85
At |
86
Rn |
|||
87
Fr |
88
Ra |
**
|
104
Rf |
105
Db |
106
Sg |
107
Bh |
108
Hs |
109
Mt |
110
Ds |
111
Rg |
112
Cn |
113
Uut |
114
Fl |
115
Uup |
116
Lv |
(117)
(Uus) |
118
Uuo |
|||
57
La |
58
Ce |
59
Pr |
60
Nd |
61
Pm |
62
Sm |
63
Eu |
64
Gd |
65
Tb |
66
Dy |
67
Ho |
68
Er |
69
Tm |
70
Yb |
71
Lu |
||||||
** Actinídios
|
89
Ac |
90
Th |
91
Pa |
92
U |
93
Np |
94
Pu |
95
Am |
96
Cm |
97
Bk |
98
Cf |
99
Es |
100
Fm |
101
Md |
102
No |
103
Lr |
|||||
NOME: Pedro Henrique Caetano, Pedro Ferreira, Jackson, Mayk e Alexandre
Turma: 1002
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