sexta-feira, 21 de agosto de 2009

ENEM - Física - Aula 02 - Profº Ricardo

Curso Enem 2009.

Física

Aula 2 ( 26/08/2009 )

Tópicos que serão abordados:

• Eletricidade (Energia elétrica, resistência elétrica, potência elétrica)
• Cinemática escalar





Energia elétrica é a forma de energia baseada na geração de diferenças de potencial elétrico entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos. Mediante a transformação adequada é possível obter que tal energia mostre-se em outras formas finais de uso direto, em forma de luz, movimento ou calor, segundo os elementos da conservação da energia.
É uma das formas de energia que o homem mais utiliza na atualidade, graças a sua facilidade de transporte, baixo índice de perda energética durante conversões.
A energia elétrica é obtida principalmente através de termoelétricas, usinas hidroelétricas, usinas eólicas e usinas termonucleares.
Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC - direct current), também chamada de corrente galvânica é o fluxo constante e ordenado de elétrons sempre numa direção. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua. Normalmente é utilizada para alimentar aparelhos eletrônicos (entre 1,2V e 24V) e os circuitos digitais de equipamento de informática (computadores, modems, hubs, etc.).
Este tipo de circuito possui um polo negativo e outro positivo (é polarizado), cuja intensidade é mantida. Mais corretamente, a intensidade cresce no início até um ponto máximo, mantendo-se contínua, ou seja, sem se alterar. Quando desligada, diminui até zero e extingue-se.
A corrente alternada surgiu quando Nikola Tesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma linha de transmissão entre Niágara e Búfalo, em NY. Thomas Edison fez o possível para desacreditar Tesla, mas o sistema polifásico de Tesla foi adotado. A Corrente Alternada é a forma mais eficaz de se transmitir uma corrente elétrica por longas distâncias. Nela os elétrons invertem o seu sentido várias vezes por segundo.
Há também sistemas de 16,67 Hz em ferrovias da Europa (Suíça e Suécia).
Sistemas AC de 400 Hz são usados na indústria têxtil, aviões, navios, espaçonaves e em grandes computadores.
No Brasil a variação (freqüência) da rede elétrica é de 60 Hz. Na América do Sul, além do Brasil, também usam 60 Hz o Equador, Peru, Venezuela e a Colômbia. Em outros países, por exemplo, a Argentina, a Bolívia, o Chile e o Paraguai, bem como na Europa é usada a freqüência de 50Hz.
A Corrente Alternada foi adotada para transmissão de energia elétrica a longas distâncias devido à facilidade relativa que esta apresenta para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio de transformadores. No entanto as primeiras experiências e transmissões foram feitas com Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC).
Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Para medir essa resistência, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram resistividade elétrica.
Em sistemas elétricos, a potência instantânea desenvolvida por um dispositivo de dois terminais é o produto da diferença de potencial entre os terminais e a corrente que passa através do dispositivo.
Isto é,

onde I é o valor instantâneo da corrente e V é o valor instantâneo da tensão. Se I está em ampères e V em volts, P estará em watts.
Potência elétrica pode ser definida também como o trabalho realizado pela corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo.
Num sistema de corrente contínua em que I e V se mantenham invariantes durante um dado período, a potência transmitida é também constante e igual ao produto .



Cinemática
Referencial
Trata-se de um ponto de referência S em relação ao qual é definido o vetor posição do corpo em função do tempo. Este vetor nos fornece a posição do corpo em um dado instante t. Assume-se geralmente como origem do sistema de coordenadas a posição do corpo no instante inicial t0. Este instante é escolhido arbitrariamente; para fins práticos pode-se dizer que é o instante em que se dispara o cronômetro para a análise do fenômeno.
Trajetória
Um corpo, em relação a um dado referencial S, ocupa um determinado ponto P em um dado instante t. Chama-se de trajetória ao conjunto dos pontos ocupados por um corpo ao longo de um intervalo de tempo Δt qualquer.
Deslocamento
É o vetor resultante da subtração do vetor posição final pelo vetor posição inicial :

É importante notar que o deslocamento é de natureza vetorial, ou seja, são consideradas sua posição, direção e sentido. Em certos casos, porém, como em uma corrida de fórmula 1, é mais interessante trabalhar apenas com a distância percorrida ΔS, que é o comprimento da trajetória realizada. do fator 1 em consequencia da resolução dos segmentos.

Velocidade média
É a taxa de variação da posição de um corpo se esse tivesse se deslocado da posição inicial à final em velocidade constante. Define-se o vetor velocidade média como sendo:

Para fins práticos podemos definir também a rapidez média ou velocidade escalar média. Trata-se do quociente da distância percorrida ΔS pelo intervalo de tempo Δt em que isto foi feito. Em uma corrida de fórmula 1, por exemplo, se levarmos em conta somente o vetor posição, ao final de cada volta o piloto terá desenvolvido 0 de velocidade média! Entretanto, considerando apenas o espaço percorrido pelo piloto, teremos uma velocidade escalar média diferente de 0, portanto, muito mais útil para as análises necessárias. No movimento unidimensional, trabalhar tanto com um quanto com outro nos leva aos mesmos resultados.
Velocidade instantânea
É a taxa de variação da posição de um corpo dentro de um intervalo de tempo δt infinitesimal (na prática, instantâneo). Define-se velocidade instantânea ou simplesmente velocidade como sendo:

Podemos falar também de uma rapidez instantânea, que seria o módulo do vetor velocidade em um dado instante de tempo t.
Aceleração média e instantânea
Aceleração é a taxa de variação da velocidade de um corpo em um dado intervalo de tempo. Assim como a velocidade, ela apresenta suas interpretações em situações mais globais (aceleração média) e em situações mais locais (aceleração instantânea). Elas são definidas como:
(aceleração média)
(aceleração instantânea)

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