sexta-feira, 9 de novembro de 2018

Reforço de Física e Matemática para o ENEM, na escola estadual de Ensino Fundamental e Médio PHB de Alagoa Grande, nesta sexta, 9.

O professor de Física Josemberto e o professor Charles de  Matemática ministraram um reforço para o ENEM, na escola estadual ensino fundamental e médio Padre Hildon Bandeira (PHB) de Alagoa Grande. O professor Rafael Rodrigues (UFCG, campus Cuité)  participou com dicas de questões que poderão cair nas provas do ENEM 2018, dentro do conteúdo programático do ensino médio. 

No caso da primeira série, cinemática de Galileu, as leis de Newton, Força de atrito, Torque,  Trabalho mecânico e o teorema trabalho-energia. Da segunda série, O período do oscilador massa-mola, executando um movimento harmônico simples. Lei de Stevin para a pressão dentro de um recipiente com água, empuxo e o princípio de Arquimedes. \Do conteúdo de Física térmica, poderá vim questões de entropia e a segunda lei da termodinâmica. Da terceira série,  poderão cair gravitação, campo elétrico, energia armazenada em capacitores, campo magnético e lei de Faraday.

                         Professores Charles e Rafael.
O professor Josemberto resolveu questões relacionadas com os conceitos de campo magnético e indução eletromagnética.   
                                                            Professor Josemberto
Em Matemática e Física, vale a pena revisar os cálculos

A Força de atrito é Responsável por você Caminhar. 

Questão do ENEM 2013. Uma pessoa necessita da força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfície. Logo, uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força de atrito exercida pelo chão em seus pés. Em relação ao movimento dessa pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada no texto?

Resposta

Usando a terceira lei de Newton de ação e reação fica fácil de encontrar resposta. Os pés empurra o piso para trás e pela força de atrito de reação, o piso empurra a pessoa para frente. Desta forma vemos que a força de atrito tem a direção da rampa e o mesmo sentido do deslocamento.  Vídeo sobre a determinação do coeficiente de atrito estático, a quem interessar clique em
http://rafaelrag.blogspot.com.br/2016/05/estudantes-da-disciplina-de.html

Verificação experimental do Princípio fundamental da dinâmica,
http://rafaelrag.blogspot.com.br/2013/05/verificacao-experimental-da-dinamica-2a_4995.html

 Verificação experimental do MRUV, clique em 


Solução
Iniciamos colocando as forças que atuam na tábua, o peso, as forças de normais, devido ao contato na parede(Força vertical) e no pino (Força horizontal).
Veja mais detalhes sobre outras soluções no seguinte  Link

Veja mais a imagem












                                              Professores Charles e Rafael







Campo Elétrico Resultante

O campo elétrico resultante de uma distribuição de duas partículas carregas é a soma vetorial de ambos campos. Segue dois exemplos com uma visão geométrica.







Energia elétrica de um Circuito Elétrico
Seja U, a energia elétrica consumida por uma lâmpada ou um motor ligado a uma bateria, a potência é dada por:

P =丁/t.

Unidade no SI: W(Whats)=1J/1s. Múltiplos: 1KW=1000W e 1MW=1000.000W e to tempo em s(segundos).

Outra unidade: 1KWh, a potência em KW e o tempo em hora.

Considerando U=ddp=diferença de potencial, entre dois pontos, a corrente elétrica

I=Q/t,

o trabalho eletrostático, temos:

丁=Trabalho=U Q

Portanto, vemos que a potência elétrica torna-se:

P=丁/t=U Q/t = UI.

Vemos que a potência dissipada é igual a ddp multiplica pela corrente elétrica.

Circuitos com Resistores de resistência R e ddp=U

U=RI (Quem ver rir)
A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,

R=ᑭL/A,


sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.

Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:

P=(U^2)/R,                      (Covnenção: U^2=U ao quadrado)


Questão do ENEM 2013. Um chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar a energia elétrica em energia térmica, o que possibilita o amento da temperatura da água. Considere que um chuveiro elétrico de 110V é instalado em uma rede elétrica de 220V. O que acontece com a resistência para que seja preservado a mesma potência do chuveiro?


Resposta.

Se a voltagem(dddp) duplicou, para não alterar a potência, devemos trocar a resistência por outra de resistência 4 vezes maior. Pois, a ddp aparece ao quadrado e ao ser aumentada em duas vezes, o numerador vai contribuir com um fator 4. Como a resistência está no denominador, a nova resistência deverá aumentar em 4 vezes. Como
R=ᑭL/A
vemos que se a Resistência R foi aumentada em 4 vezes, a área A deve diminuir na mesma proporção, ou seja, A=4a, onde a é a área da seção reta do fio da resistência original.

Oscilado Massa-Mola em uma dimensão

Por onde passamos, fazendo uma revisão de Física do ensino médio, destacamos que o oscilador massa-mola, executando um movimento harmônico simples poderá cair no ENEM 2017.




Leia de Hooke: o módulo da força elástica restauradora da mola é

F=kx

sendo k a constante elástica, característica da mola, cuja unidade de medida no SI é N/m.

Desprezando o atrito, a força resultante será a força restauradora da mola deslocando a partícula de massa M, usando a segunda lei de Newton, a força resultante é igual ao produto da massa M pela componente da aceleração, temos:


-kx=Ma_x ⇔ a_x= - ᣭ^2x,
com ᣭ^2=k/M.

Como ᣭ tem a dimensão de frequência angular, que é definida em termos do período T:

ᣭ=2π/T.

Aqui, π é o número Pi radiano. Portanto, o período de oscilação T do sistema massa mola será dado por:

T=2π(M/k)^(1/2)


O período teórico T do oscilador aumenta com o aumento da massa, o que está de acordo com a prática.

Considere o oscilador massa-mola colocado para executar pequenas oscilações na vertical. O cálculo experimental pode ser feito escolhendo um número fixo de oscilação, por exemplo, em t=2s (segundos) para 10 oscilações. Neste caso, o período será T_exp= 2/10 s=0,2s.

No gráfico de F versus x, uma reta passando pela origem, cujo trabalho abaixo da curva, que neste caso é uma reta, será a área de um triângulo.



U=k(x^2)/2
Portanto, o gráfico da energia potencial elástica é uma parábola com a partícula oscilando entre os pontos de retornos A e -A.

Energia cinética do sistema massa mola será igual a energia mecânica total menos a energia potencial elástica, ou seja,

E_c=mv^2/2=E-U=m(ᣭ^2)/2(A^2-x^2 )/2 ⇔ v^2=ᣭ^2(A^2-x^2 ).


Onda

Define-se uma onda com sendo uma perturbação que se propaga com velocidade bem definida, podendo ser no vácuo ou em um meio.

Classificação quanto a Natureza

i) Mecânica, precisa de um meio para se propagar. Exemplos: o som, onda em uma corda, onda na água, etc.

ii) Eletromagnética, se propaga em um meio ou no vácuo. Exemplos: a Luz, raio laser, radiação gama, raio x, radiação ultravioleta, etc.

Definição da velocidade em termos do comprimento de onda.

v=⅄f
com ⅄ sendo o comprimento de onda, distâncias entre duas cristas da onda e f=1/T, a frequência, sendo o número de vibrações por unidade de tempo. Unidade de frequência no SI: Hz(hertz).

As vibrações do som ocorrem na mesma direção de propagação e, por isso, ele é uma onda mecânica longitudinal. Quando o som tiver a frequência entre 20Hz e 20.000 Hz ele é perceptível ao ouvido humano.

As ondas eletromagnéticas são ondas transversais. Elas são compostas de campo elétrico e campo magnético vibrando perpendicularmente entre si e ambos são perpendiculares a direção de propagação.

Definição do Pi radiano.


Um arco de circunferência cujo comprimento é igual ao raio r (em vermelho) corresponde a um ângulo de 1 radiano (em verde). A metade da circunferência corresponde a π radianos e uma circunferência completa a 2π.

Matérias relacionadas
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Campo elétrico
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Lei de Faraday





http://rafaelrag.blogspot.com.br/2017/04/teoria-e-pratica-da-lei-de-farabay-da.html

Blog rafaelrag

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