Curso: Ciências Biológicas
Docente: Prof. Dr. Jacson Menezes
Ementa do curso
1- Física das radiações
2- Fluidos estáticos
Turno da manhã
3- Fluidos dinâmicos
4- Ondas sonoras
Horário antigo
Quarta: 9h55 - 11h35
5- Ótica
6- Fenômenos elétricos.
Referências Bibliográficas
Horário novo
Sexta: 8h – 9h40
Emico Okuno, Iberê L. Caldas, Cecil Chow, “Física
para Ciências biológicas e biomédicas,” Ed. Harbra
ltda, 1986.
Avaliação
Serão realizadas 4 avaliações:
1) Uma avaliação escrita (P1) com peso 3
2) Listas de exercícios (L) com peso 1
3) Uma segunda avaliação escrita (P2) com peso 3
4) Um seminário (S) com peso 3
A média final será então: M= (P1x0,3) + (Lx0,1) + (P2x0,3) + (Sx0,3) = 10
OBS: No caso de o aluno não atingir a média, será realizada uma
terceira avaliação escrita, a qual substituirá uma das duas avaliações
escritas anteriormente
Revisão
1-Grandeza Física: Qualquer quantidade que pode ser medida (quantificada).
a) Escalar: Quando a grandeza fica completamente caracterizada por um
número seguido por uma unidade de medida.
EX: Pressão, massa, temperatura, etc.
b) Vetorial: Quando além de um número e uma unidade de medida, é
necessário também dizer a direção e o sentido.
Ex: velocidade, aceleração, força, etc.
EX: Uma pessoa chuta uma bola com uma força de 100 N para o fundo da
sala. Quais são as características do vetor força?
2-Unidades de medida: Existe um sistema internacional (SI) de unidades
de medida que serve para padronizá-las.
3- Notação científica: Medidas de números muito grandes e muito
pequenos
Utilização da potência de base 10.
EX: diâmetro de um átomo de hidrogênio. D = 0,0000000001 m
EX: Distância da terra a lua. D = 384.000.000 m
Representação:
X = a.10n
onde “n” é um número inteiro e “a” é um número real entre 1 e 10.
EX: Colocar os números acima em notação científica.
4- Operações com números em notação científica
a) Multiplicação:
(a.10m).(b.10n) = (a.b). 10m+n
b) Divisão:
(a.10m):(b.10n) = (a/b). 10m-n
c) Potenciação:
(a.10m)n = an.10mn
d) Soma e subtração: colocar os números na mesma potência de base
10, depois somar e subtrair as partes numéricas
Exercícios
1) Coloque
os
números
em
forma
de
notação
a) 4.500.000, b) 7.000.000.000, c) 0,000000009, d) 0,000067
científica:
2) Quais dos números abaixo estão expressos corretamente em notação
científica? Onde for necessário, reescreva na forma correta.
a) 56 x 104, b) 242 x 10-9, c) 1,3 x 104, d) 0,0036 x 103
3) Um hotel possui 150 apartamentos. Suponha que o consumo médio diário de
água em cada apartamento seja de 100 l. Represente a ordem de grandeza
do consumo de água nos apartamentos, em litros, durante 1 mês (30 dias).
POTÊNCIA DE 10
0
10
1 metro
É a distância
de olharmos
um ramo de
folhas com o
braço
esticado...
1
10
10 metros
já podemos ver
os arbustos da
floresta
2
10
100 metros
3
10
1 km
Mudança de
metro para
km ...
4
10
10 km
5
10
100 km
O estado
da Flórida USA, pode
ser visto
por
completo...
6
10
1.000 km
Como visto
por um
satélite
7
10
10.000 km
O Hemisfério
Norte da
Terra,
podendo-se
ver parte do
Hemisfério
Sul.
8
10
100.000 km
A Terra
começa
ficar
pequena...
9
10
1 milhão de km
Pode ser
vista a
órbita da
Lua em
torno da
Terra.
10
10
10 Milhões de km
Parte da
órbita da
Terra em
azul
11
10
100 milhões de km
Órbitas
de: Vênus,
Terra e
Marte.
12
10
1 bilhão de km
Órbitas de:
Mercúrio,
Vênus, Terra,
Marte e
Júpiter.
13
10
10 Bilhões de km
o Sistema Solar
e a órbita de
seus planetas.
14
10
100 Bilhões de km
O Sistema
Solar começa
a desaparecer
no meio do
universo ...
15
10
1 trilhão de km
O Sol se torna
uma pequena
estrela no
meio de
outras
milhares ...
16
10
1 ano-luz
Aqui mudamos
para outra
grandeza .... O
“ano-luz”
A “estrela sol”
aparece bem
pequena.
17
10
10 anos-luz
Aqui só
vemos
estrelas no
infinito ...
18
10
100 anos-luz
“Nada” além de
estrelas e
nebulosas (nuvens
de poeira, plasma)
19
10
1.000 anos-luz
A essa
distância as
estrelas
parecem se
fundir.
Estamos
viajando pela
Via-Láctea,
nossa galáxia.
20
10
10.000 anos-luz
Continuamos
nossa viagem
dentro da ViaLáctea.
21
10
100.000 anos-luz
Agora
chegamos
na
periferia
da nossa
Via-Láctea
22
10
1 milhão de anos-luz
Toda a ViaLáctea e
também outras
galáxias ...
23
10
- 10 milhões de anos-luz
As galáxias tornam-se pequenos
aglomerados e, entre elas,
imensidões de “espaços vazios”.
22
10
21
10
20
10
19
10
18
10
17
10
16
10
15
10
14
10
13
10
12
10
11
10
10
10
9
10
8
10
7
10
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
Nessa
viagem
“para
cima”
fomos a 23ª
potência de
10
1
10
0
10
Ponto inicial.
-1
10
10 Centímetros
Podemos
delinear uma
folha do ramo.
-2
10
1 Centímetro
Nesta
distância é
possível
enxergar as
primeiras
estruturas da
folha.
-3
10
1 Milímetro
As
estruturas
celulares
começam a
aparecer ...
-4
10
100 mícrons
As células
se
definem.
Pode-se
ver a
ligação
entre elas.
-5
10
10 mícrons
-6
10
1 micron
O núcleo da
célula já
fica visível.
-7
10
1.000
Angstrons
Novamente a
unidade de
medida muda
para se
adaptar ao
minúsculo
tamanho.Os
cromossomos
aparecem.
-8
10
100 Angstrons
A cadeia de
DNA pode
ser
visualizada.
-9
10
10 Angstrons
Os blocos
cromossômicos
podem ser
estudados.
-10
10
1 Angstron
Aparecem as
nuvens de
elétrons do átomo
de carbono. Tudo
em nosso mundo é
feito disso. Podese reparar a
semelhança do
micro com o
macrocosmo ...
-11
10
10 picometros
Neste
mundo em
miniatura
podemos
observar os
elétrons no
campo do
átomo.
-12
10
1 Picometro
Um imenso
espaço vazio
entre o núcleo e
as órbitas de
elétrons.
-13
10
100 Femtometro
Começamos a
“enxergar” o núcleo
do átomo, ainda
pequeno.
-14
10
10 Femtometro
Núcleo de um
átomo de
Carbono
-15
10
1 Femtometro
Aqui já
estamos no
campo da
imaginação
científica ....
face a face
com um
Próton.
-16
10
100 Attometros
Examinando as
partículas
‘quark’.
Não há mais para
onde ir ... Pelo
menos com o
conhecimento
atual da ciência. É
o limite da
matéria ...
Radiação
Corresponde a uma propagação de energia, sendo
dividida geralmente em dois grupos: Radiação corpuscular e
Radiação eletromagnética
1.1- Radiação Corpuscular: Constituída de um feixe de partículas
elementares ou núcleos atômicos, tais como: elétrons, prótons, nêutrons,
partículas .
A energia associada a partícula de massa “m” com velocidade “v”, quando
v << c é dada por:
1 2
Ec  mv
2
e é chamada de energia cinética da radiação.
1.2- Radiação Eletromagnética: Constituída de campos elétricos e
magnéticos oscilantes que se propagam com velocidade “c” no vácuo.
As grandezas usadas para caracterização de uma onda
eletromagnética são: comprimento de onda (λ) e frequência (f).
A relação entre λ e f para ondas em geral é a seguinte:
vf
onde v é a velocidade de propagação da onda
No caso particular de uma onda eletromagnética:
onde c = 3x108m/s
1 ângstron = 1A = 10-10m
1 nanômetro = 1nm = 10-9m
1 micrômetro = 1m = 10-6m
cf
1.3- Teoria dos Quanta: A radiação eletromagnética é emitida e se propaga
descontinuamente, em pequenos pulsos de energia, quanta ou fótons.
Assim, a onda eletromagnética apresenta também um caráter corpuscular.
Nesta teoria, a energia do fóton é proporcional a frequência, isto é:
E  h. f
E  h.
c

onde h é uma constante universal, chamada de constante de Planck, e vale
6,63 x 10-34 J.s
Ex: Qual é a energia de um fóton de luz amarela, sabendo-se que sua
frequência é de 6 x 1014 Hz?
1.4- Dualidade Onda-Partícula
Einstein: onda tem características corpusculares
Fóton
Louis de Broglie: Partículas com massa poderiam ter caráter ondulatório?
mv 
h

Característica
corpuscular
Característica
ondulatória
Onde λ é o
comprimento de
onda de De Broglie
Em física moderna utiliza-se como unidade de energia o elétron-volt (eV).
1 eV é a energia adquirida por um elétron ao atravessar, no vácuo, uma
diferença de potencial igual a 1V.
1eV = (1,6 x 10-19 C) (1V) = 1,6 x 10-19 J
Assim a constante de Planck h assume o valor:

h  6,63x10
34
1
eV 

15
J .s 

4,14
x
10
eV .s

19
J 
 1,6 x10

Ex: Determine o comprimento de onda de De Broglie de um elétron como
uma velocidade de 5 x 107 m/s. A massa do elétron vale 9,11 x 10-31 kg.