Física - Profº Neivaldo Lúcio

É muito comum para os estudantes de ensino fundamental se perderem na resolução de exercícios de física. A minha experiência há 20 anos lecionando nas turmas de 9º ano, me levou a pesquisar algo que fosse aplicável em sala de aula para ajudar os alunos a resolverem os problemas propostos em conteúdos de física para o Ensino Fundamental e para todos que vão realizar uma preparação para concursos e o ENEM, Desta forma, coloco a disposição estas dicas que encontrei na WEB...

Leia com atenção o enunciado do problema antes de começar a resolvê-lo. Esta parece ser uma dica desnecessária, mas não é. É muito comum o aluno não entender detalhes envolvidos na situação devido a uma leitura superficial do enunciado. Durante a leitura, tente descobrir os princípios físicos envolvidos na situação
Faça um desenho esquemático da situação envolvida no problema. Se o problema se desenvolve em várias etapas, faça um esquema que mostre a evolução da situação, mesmo que isso resulte em mais trabalho. Indique no esquema as variáveis escalares e vetoriais envolvidas e associe essas variáveis a símbolos e abreviações consistentes. Não utilize o mesmo símbolo ou abreviação para variáveis diferentes;

Sempre indique os referenciais de espaço, de tempo, de energia potencial, etc. necessários no desenho esquemático. Talvez a maior dúvida dos alunos consista em saber se a solução obtida para um problema, para o qual não há resposta disponível, está correta ou não. Em geral os alunos odeiam resolver os problemas pares dos livros de física.

Para que resolver um problema se não teremos possibilidade de verificar se a solução está correta? Talvez a melhor forma de termos certeza sobre a correção da solução obtida é resolver o mesmo problema por dois caminhos, os mais diferentes possíveis, e comparar as respostas. Mas isso raramente é possível para alunos de graduação. Neste caso, veja a dica seguinte;

Mesmo que um problema exija a apresentação de resposta numérica, tente resolvê-lo literalmente antes de substituir os valores numéricos de variáveis e constantes. A obtenção da resposta literal permite a execução de testes para verificação de sua consistência que não são possíveis de outra forma.

Substitua os valores numéricos e faça as operações com cuidado. Analise a resposta numérica e veja se a mesma é consistente. Já houve casos em que a velocidade obtida para um objeto era maior do que a velocidade da luz! A altura da órbita de um satélite medida a partir do centro da Terra já foi calculada como sendo menor do que o raio do planeta! Em ambos os casos, se o aluno tivesse feito uma rápida análise do resultado teria detectado o erro e poderia revisar o cálculo;

Dica do Professor: Leia o problema e tente seguir as etapas abaixo:

Primeiro, V. tem de entender o problema:
Qual é a incógnita? Quais são os dados? Quais são as condições?
É possível satisfazer as condições? Elas são suficientes para determinar a incógnita? Ou são insuficientes? Ou redundantes? Ou contraditórias?
Faça uma figura. Outra se necessário. Introduza notação adequada.
Separe as condições em partes

2) CONSTRUA UMA ESTRATEGIA DE RESOLUÇÃO

Ache conexões entre os dados e a incógnita. Talvez seja conveniente considerar problemas auxiliares ou particulares, se uma conexão não for achada em tempo razoável. Use isso para "bolar" um plano ou estratégia de resolução do problema. Vale a pena expandirmos um pouco essas conselhos:
V. já encontrou este problema ou algum parecido?
V. conhece um problema semelhante? V. conhece teoremas ou fórmulas que possam ajudar?
Olhe para a incógnita! E tente achar um problema familiar e que tenha uma incógnita semelhante
Aqui está um problema relacionado com o seu e que V. já sabe resolver. V. consegue aproveitá-lo? V. pode usar seu resultado? Ou seu método? Deve-se introduzir algum elemento auxiliar de modo a viabilizar esses objetivos?
V. consegue enunciar o problema de uma outra maneira?
Se V. não consegue resolver o problema dado, tente resolver um problema parecido. V. consegue imaginar um caso particular mais acessível? Um caso mais geral e mais acessível? V. consegue resolver alguma parte do problema? Mantenha apenas parte das condições do problema e observe o que ocorre com a incógnita, como ela varia agora? V. consegue obter alguma coisa desde os dados? V. consegue imaginar outros dados capazes de produzir a incóognita? V. consegue alterar a incógnita ou os dados, ou ambos, de modo que a nova incógnita e os novos dados fiquem mais próximos?
V. está levando em conta todos os dados? E todas as condições?

3) EXECUTE A ESTRATEGIA

Frequentemente, esta é a etapa mais fácil do processo de resolução de um problema. Contudo, a maioria dos principiantes tendem a pular para essa etapa prematuramente, e acabam dando-se mal. Outros elaboram estratégias inadequadas e acabam se enredando terrivelmente na execução.
Execute a estratégia.
Ao executar a estratégia, verifique cada passo. V. consegue mostrar claramente que cada um deles está correto?

4) REVISE
Examine a solução obtida.
Verifique o resultado e o argumento
V. pode obter a solução de um outro modo?
Qual a essência do problema e do método de resolução empregado? Em particular, V. consegue usar o resultado, ou o método, em algum outro problema?

O texto 02 foi elaborado a partir de um resumo de Peter Alfeld ( Department of Mathematics, University of Utah ) sobre o livro: G. Polya, "How to Solve It", 2nd ed., Princeton University Press, 1957. disponível em: http://www.mat.ufrgs.br/~portosil/resu2.html acesso: 26 de set 2009

Adaptado de "A arte de resolver problemas", de George Polya, ed. Interciência, Rio de Janeiro, 1978

A) COMPREENSÃO DO PROBLEMAQual é a incógnita? Quais são os dados? Qual é a condição?
É possível satisfazer a condição? A condição é suficiente para determinar a incógnita? Ou é insuficiente? Ou excessiva? Ou contraditória?
Desenha uma figura. Adopta uma notação adequada.
Separa as diversas partes da condição. É possível defini-las de outro modo? Comentá-las ?

B) ESTABELECIMENTO DE UM PLANOJá viste este problema antes? Ou já viste o mesmo problema apresentado sob uma forma ligeiramente diferente?
Conheces um problema relacionado? Ou um que seja útil aqui?
Conheces um teorema que lhe poderia ser útil? Ou uma propriedade?
Olha bem para a incógnita! Pensa num problema conhecido que tenha a mesma incógnita ou outra semelhante.
Eis um problema correlacionado e já antes resolvido. É possível utilizá-lo? É possível utilizar o seu resultado? É possível utilizar o seu método? Deve-se introduzir algum elemento auxiliar para tornar possível a sua utilização?
É possível reformular o problema? É possível reformulá-lo ainda de outra maneira? Volta às definições.

Se não puderes resolver o problema proposto, procura primeiro resolver algum problema correlacionado.
É possível imaginar um problema correlato mais acessível? Ou um que seja mais genérico? Ou um que seja mais específico? Ou um que lhe seja análogo?
É possível resolver uma parte do problema? Mantém apenas uma parte da condição, deixa a outra de lado; até que ponto fica assim determinada a incógnita? Como pode ela variar?
É possível obter dos dados alguma coisa de útil? É possível pensar em outros dados apropriados para determinar a incógnita?
É possível variar a incógnita, ou os dados, ou todos eles, se necessário, de tal maneira que fiquem mais próximos entre si?
Serviste-te de todos os dados? Utilizaste toda a condição?
Tiveste em conta todas as noções essenciais que estão no problema?

C) EXECUÇÃO DO PLANO
Ao executares o teu plano de resolução, verifica cada passo. É possível verificar claramente que cada passo está correto? É possível demonstrar que ele está correto?

D) RETROSPECTIVA
É possível verificar o resultado? É possível verificar o raciocínio?
É possível chegar ao resultado por um caminho diferente? É possível perceber isto num relance?
É possível utilizar o resultado, ou o método, para outros problema?

acesso: 26 de setembro 2009 

Uma tecnologia disponível hoje em muitas casas, o forno de micro-ondas foi uma descoberta quase acidental de um pesquisador que desenvolvia pesquisas com um magnetron, um dispositivo eletrônico que gera micro-ondas a partir de energia elétrica: uma barra de chocolate, esquecida sobre uma bancada, derreteu quase imediatamente quando exposta à radiação das micro-ondas.

As micro-ondas já eram utilizadas na Segunda Guerra Mundial em radares, usados para detectar frotas inimigas invasoras, pelo fato de refletirem facilmente em superfícies metálicas

O primeiro forno de micro-ondas a chegar ao mercado norte-americano, em 1947, media quase 1,70 m de altura, pesava cerca de 380 kg e custava em torno de 5.000 dólares. O magnetron, peça-chave do aparelho, era resfriado com água que circulava por tubos de chumbo.

O MICRO-ONDAS Funciona assim: o alimento é bombardeado por micro-ondas de alta frequência, que são absorvidas pelas moléculas de água e de algumas outras substâncias (como certos tipos de gorduras e açúcares). Quando recebem essa energia, elas começam a vibrar intensamente, atingindo outras moléculas e gerando calor. Como as moléculas que esquentam nem sempre estão distribuídas de forma igual pelo alimento, dificilmente ele esquenta por inteiro e de modo uniforme.

Se você enrolar a comida em papel alumínio, vai dificultar o aquecimento, porque o metal protege as moléculas das micro-ondas. [Life's Little Mysteries]

Maiores Detalhes do Funcionamento do Forno Microndas

Para entender como um forno de micro-ondas pode cozinhar ou descongelar um alimento, devemos lembrar que a molécula de água é polarizada, ou seja, possui uma região eletrizada negativamente e outra região eletrizada positivamente. A água apresenta esse comportamento devido à disposição dos átomos que constituem sua molécula; o átomo de oxigênio, devido à sua maior eletronegatividade, tende a atrair elétrons dos átomos de hidrogênio. O modelo mostrado a seguir retrata a polarização da molécula de água e sua representação simplificada.

No gelo, as moléculas de água estão arranjadas em um padrão bastante organizado, com orientação e posições fixas. Mas, na água líquida, elas estão orientadas em um padrão aleatório, regido apenas pela tendência da molécula de água de formar pontes de hidrogênio. O diagrama a seguir mostra a disposição aleatória das moléculas de água líquida.

Se a água for colocada na presença de um campo elétrico intenso, suas moléculas tendem a girar e se alinhar com o campo. Isso ocorre porque, na situação em que o arranjo molecular é aleatório, as moléculas de água possuem uma certa energia potencial eletrostática, e a tendência natural, quando na presença do campo elétrico, é buscar uma situação de energia potencial mínima. O esquema a seguir mostra a orientação das moléculas de água quando na presença de um campo elétrico.

Fonte: http://www.coladaweb.com/curiosidades/forno-de-micro-ondas-como-funciona

Pesquisadores da Universidade do Estado do Arizona (Estados Unidos) conseguiram fabricar uma faca especial capaz de cortar uma gota d’água ao meio. As lâminas da faca foram feitas de zinco e cobre. Elas foram limpas com acetona e etanol e, posteriormente, secas com nitrogênio. Por último, as lâminas foram submergidas numa solução de nitrato de prata e colocadas para secar, resultando num revestimento altamente hidrofóbico — termo utilizado para substâncias que não se misturam com a água. Como resultado, um corte lento e preciso permitiu dividir uma gota em duas partes iguais (assista ao vídeo abaixo), sem fazer com que houvesse qualquer mistura de substância ou que ela se dissolvesse em várias outras gotículas. O procedimento ocorreu sobre uma superfície, também hidrofóbica, de teflon.

"Todos os corpos caem livremente com a mesma aceleração. "

Denomina-se queda livre o movimento de subida ou descida que os corpos realizam no vácuo ou quando desprezamos a resistência do ar.

Quando lançamos um corpo verticalmente para cima notamos que ele sobe até uma certa altura e depois cai porque é atraído pela Terra, o mesmo acontece quando largamos um corpo de determinada altura (como a menina soltando a bolinha). Os corpos são atraídos pala Terra porque em torno dela há uma região chamada campo gravitacional exercendo atração sobre eles.

Pense nesta situação descrita abaixo:

Pegue a sua borracha e uma folha de papel e largue as duas de uma mesma altura ao mesmo tempo.

Quem chegou primeiro?

Agora amasse bem a folha de papel e repita o experimento. E agora houve muita diferença de tempo entre as quedas ou os dois objetos caíram praticamente juntos?

Se não houvesse a resistência do ar, todos os corpos, de qualquer peso ou forma, abandonados da mesma altura, nas proximidades da superfície da Terra, levariam o mesmo tempo para atingir o solo. Esse movimento é conhecido como queda livre. O movimento de queda livre é uniformemente acelerado. A trajetória é retilínea, vertical e a aceleração é a mesma para todos os corpos, a aceleração da gravidade, cujo valor é, aproximadamente, g=9,8 m/s² .

Funções do Movimento de Queda Livre

No movimento de queda livre, a trajetória é retilínea e a aceleração constante. Trata-se portanto de um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), e as funções que descrevem o movimento de queda livre são as mesmas que descrevem o MRUV, com a diferença que a queda livre ocorre sempre no eixo vertical vamos associar a variável correspondente a posição a variável y (que está associada ao eixo vertical das ordenadas).
Vamos estabelecer um sistema de referência com o eixo vertical crescente para cima apartir da origem (geralmente fixada no solo).

Como a aceleração da gravidade é orientada verticalmente para baixo (sentido oposto ao sentido positivo do eixo que atribuímos no nosso sistema de referência), terá seu valor sempre negativo. g= (-)

Velocidade em Relação ao tempo: V=V0 – g.t

Posição em Relação ao tempo: h=g.t²/2

OBS: Para facilitar enormemente os cálculos adotaremos o valor aproximado de 10m/s² para a aceleração da gravidade terrestre próxima da superfície do planeta.

Variação da Gravidade

Veja a Variação da Gravidade - Localização g aproximado (m/s²)equador 9,78 m/s²
pólos 9,83 m/s²
10km de altitude 9,78 m/s²
100km de altitude 9,57 m/s²
300km de altitude 8,80 m/s²
1 000km de altitude 7, 75 m/s²
5 000km de altitude 3,71 m/s²
10 000km de altitude 1,94m/s²

Este valor da aceleração varia um pouco com a altura em que o corpo se encontra, mas como esta variação é muito pequena, acabamos desprezando-a aqui. Veja na tabela ao lado como a aceleração da gravidade muda muito pouco com a altura. Só para você ter uma idéia das alturas, os aviões costumam voar a 10km de altitude, e a órbita do ônibus espacial fica mais ou menos a 300km de altitude.

Exercícios de Fixação - Queda Livre

01) Um objeto cai do alto de um edifício, gastando 7s na queda. Calcular com que velocidade atinge o solo (g=10 m/s2).

02) Uma menina, na margem de um rio, deixa cair uma pedra que demora 5s para chegar à superfície da água. Sendo a aceleração local da gravidade igual a g=10 m/s², determine a distância percorrida pela pedra.

03) Num planeta fictício, a aceleração da gravidade vale g=25 m/s². Um corpo é abandonado de certa altura e leva 7s para chegar ao solo. Qual sua velocidade no instante que chega ao solo?

03) Um gato consegue sair ileso de muitas quedas. Suponha que a maior velocidade com a qual ele possa atingir o solo sem se machucar seja 8 m/s. Então, desprezando a resistência do ar, qual a altura máxima de queda para que o gato nada sofra? ( g=10 m/s²).

04) Em um brinquedo de um parque de diversão o carrinho cai em queda livre por 3 segundos. Considerando a aceleração no local igual a 9,8 m/s2, que distância o carrinho percorre nesse intervalo de tempo?

05) Calcule a altura de queda de um corpo sabendo que este corpo demorou 15 s para atingir o solo. (g=10m/s²).

06) Quanto tempo um paraquedista demora para atingir o solo sabendo que ele saltou de um avião a um altura de 400 m? (g=10m/s²).

07) se um objeto demorou 10s paratingir o solo qual foi a sua velocidade ao atingir o solo?

08) Do alto de uma torre, um garoto deixa cair uma pedra, que demora 2s para chegar ao solo. Qual a altura dessa torre?

09) calcule o tempo de queda de um objeto, sabendo que ele caiu de uma altura de 400m. Qual é a velocidade ao atingir o solo? g=10m/s²

10) Determine a velocidade de um paraquedista que demorou 3,5s para atingir o solo. Qual foi a altura de queda?

Fonte:

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20041/Ghisiane/queda_dos_corpos.htm

http://www.klickeducacao.com.br/2006/conteudo/pagina/0,6313,-1007-6499-,00.html

http://br.geocities.com/saladefisica8/cinematica/quedalivre.htm