Introdução
A natureza da Física e o método
científico.
Grandezas físicas e suas unidades.
Física Básica 1
Introdução: A natureza da física
• Moysés: “A motivação básica da ciência
sempre tem sido a de entender o mundo”
• Sears: “A Física é uma ciência experimental. O
físico observa fenômenos naturais e tenta
achar os padrões e os princípios que
relacionam estes fenômenos. Esses padrões
são denominadas teorias físicas ou, quando
bem estabelecidos e de longo uso, leis e
princípios físicos”
A Teoria de Tudo
O método científico
• Observação e experimentação: coleta de
dados,
elaboração
de
experimentos
reproduzíveis, melhoramento da precisão de
medidas, etc.
• Abstração e indução: elaboração de modelos,
relações entre grandezas físicas.
• Elaboração de leis e de teorias físicas:
generalidade e previsibilidade. Domínio de
validade.
• Dominio de validade.
Procurando uma teoria/lei/princípio em
física
Experimentos e Observações
((Teoria Física) )
Limite de validade
“A Física não é simplesmente uma coleção de fatos e princípios. É
também o processo pelo qual chegamos a princípios gerais que
descrevem o comportamento do universo.”
“A Física não é matemática. A matemática é a linguagem e a
ferramenta principal da Física”
Real e ideal: modelos
• Dependendo do problema e do interesse
específico, podemos idealizar um problema
usando uma situação idelizada.
Translação
Rotação
A bola é uniforme e gira com
velocidade constante
Descrição básica de um fenômeno
• Translação da bola: onde? quando?
z
t=10 s
t=0,0s
y
O
𝑟
x
• onde? Sistema de referência
 Eixos de coordenadas:
 Origem
 Nome da variável
 Escolha conveniente.
• quando? Definição de tempos de interesse.
Descrição básica de um fenômeno
Rotação
y
𝑟
𝜃
O
• Coordenadas cartesianas: 𝑟 = (𝑥, 𝑦)
• Coordenadas polares: 𝑟 = (𝑟, 𝜃)
x
Sistemas de coordenadas
Cartesianas
Cilíndricas
Esféricas
Estratégias para resolver problemas
• Identificação dos conceitos relevantes.
• Preparação do problema:
– Leitura do enunciado.
– Identificação e nomeação das variáveis.
– Desenho (na maioria das físicas básicas): sistema de
referência.
• Avaliação da resposta (contas!).
• Revisão final:
• Unidades
• “Sentido Físico”:
– Valor numérico corresponde as estimativas iniciais?
– equação obtida depende das grandezas físicas esperadas
Grandezas físicas e suas unidades
Sistema Internacional de medidas (SI)
Grandeza física
Nome
Simbolo
Símbolo
dimensional
Distância
Metro
m
L
Massa
Kilograma
kg
M
Tempo
Segundo
s
T
Corrente elétrica
Ampere
A
I
Temperatura
Kelvin
K
Θ
Quantidade de
substância
Mol
mol
N
Intensidade
Luminosa
Candela
cd
J
http://en.wikipedia.org/wiki/SI
Definições originais e atuais
Prefixos das Unidades - http://physics.nist.gov/cuu/Units/prefixes.html
Relações entre as unidades básicas
• Tem conexões entre as “sete” e outras
unidades.
Exemplo:
carga C
A=corrente=
=
tempo s
• É muito importante
dimensional!
fazer
[q] C
[I]=A=
=
[t] s
um
análise
Comprimentos típicos
Ray and Chales Eames for IBM:
https://www.youtube.com/watch?v=hECEUKH_xdE
Outras grandezas físicas.
Exemplo de uma tabela de conversão
Exemplo: conversão de volume
O maior diamante do mundo é o First Star of
Africa (cetro real inglês). Seu volume é igual a
1,84 pol.3 Qual é seu volume em centímetro
cúbicos? E em metros cúbicos?
=2,54 cm
1cm3 = 1 10−2 m
1,84 pol 3 = 1,84 pol 3
3
= 10−(2.3) m3 =10−6 m3
2,54 cm
1 pol
3
=
1,84.2,54
pol cm
1 pol
3
3
= 30,2 cm
Incerteza e Algarismos significativos
• Medidas sempre tem incerteza: depende da precisão
do instrumento de medida.
– Tempo: Digital, com incerteza sendo o último digito.
• Cronômetro do lab: ∆t =0,01 s
• Relógio atômico:
– Comprimento: Escala, com incerteza sendo a metade da
escala!
• Régua: ∆𝐿 = 5 × 10−4 m = 0,5 mm
• Micrómetro: ∆𝐿 = 5 × 10−6 m = 0,005 mm
• Comunicamos as nossas medidas escrevendo
SEMPRE a incerteza:
– Exemplo: 𝑡 = 5,31 s ± 0,01 s=5,31(0,01) 𝑠
Algarismos significativos
Algarismos significativos
Arredondamento
As regras do arredondamento são:
• Se o algarismo decimal seguinte for menor
que 5, o anterior não se modifica.
• Se o algarismo decimal seguinte for maior que
5, o anterior incrementa-se em uma unidade.
• Se o algarismo decimal seguinte for igual a
5,deve-se verificar o anterior:
– se ele for par não se modifica
– se ele for impar incrementa-se uma unidade.
Estimativas e ordens de grandeza
• Estimativa: conta “por cima” com duas opções:
– Sabemos como calcular uma grandeza, mais só temos uma
ideia da ordem de grandeza dos dados.
– Cálculos complicados simplificados por aproximações.
Exemplo: Indiana Jones foge com barras de ouro na
mochila. Um colega diz que ele levou um bilhão de
reais...será possível?
Cotação do ouro: 1 g = R$ 93,00 ≈ R$100,00
1𝑔
1 bilhão de reais = R$ 1× 109× 100,00 reais =
1× 107 g = 1× 104 kg
Não é uma conversão!!!
1 bilhão de reais = 10 toneladas de ouro