domingo, 1 de junho de 2014

Electricidade

A corrente eléctrica é o movimento ordenado das partículas com cargas eléctricas num meio condutor.
Num circuito eléctrico a energia viaja do pólo positivo da pilha para o pólo negativo. Isto é o sentido convencional da corrente.

Um material que permite a passagem da corrente eléctrica é chamado de condutor. Os metais são bons condutores pois na sua constituição atómica têm um "mar livre de electrões" que quando fornecidos energia viajam de modo organizado. O cobre é o condutor mais utilizado no dia-a-dia.

Por outro lado há materiais que não deixam a corrente eléctrica passar, são chamados de isoladores. Um exemplo é o vidro ou a madeira.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Um circuito eléctrico é a montagem de vários dispositivos por onde passa uma corrente eléctrica.
Quando o circuito está bem montado é um circuito fechado e há a passagem de electricidade. Quando está mal montado é um circuito aberto e não passa electricidade.

Para um circuito estar bem montado tem de existir:
  • Uma fonte de energia (ex.: uma pilha)
  • Receptores (ex.: uma lâmpada)
Os circuitos podem estar montados de duas maneiras: em paralelo ou em série.

Série: Nos circuitos em série só há um caminho para a energia. O interruptor comanda todos os receptores. Quando uma lâmpada de funde todas as lâmpadas se apagam. Quantas mais lâmpadas são instaladas tornam-se cada vez menos luminosas.


Paralelo: Nos circuitos em paralelo a energia tem mais que um caminho a seguir. O interruptor instalado antes dos nós comanda todos mas se um interruptor for instalado num dos braços comanda os receptores instalados nesse braço. Quando uma lâmpada se funde as outras não se apagam. Quando se instalam várias lâmpadas o brilho permanece intacto.



Fonte de Energia: Numa pilha temos dois pólos, o pólo positivo e o pólo negativo. O pólo positivo tem uma deficiência de electrões enquanto que o pólo negativo tem um excesso de electrões. Com esta diferença entre os dois pólos temos uma diferença de potencial (d.d.p.)

Diferença de Potencial:

A d.d.p. é uma grandeza física que caracteriza a corrente eléctrica dando-nos informações sobre a quantidade de energia que é fornecida ao circuito. 

> ddp > energia fornecida ao circuito

O símbolo da grandeza é U
A unidade da grandeza é o volt
O símbolo da unidade é V
Utilizamos voltímetros para medir a ddp. Esses voltímetros são instalados em paralelo.
1kV = 1000V
1V = 1000mV


Intensidade: 

A Intensidade é uma grandeza física que mede a quantidade de cargas eléctricas que passam numa secção do circuito num espaço de tempo (um segundo)

O símbolo da grandeza é I
A unidade da grandeza é o ampere
O símbolo da unidade é A
Utilizamos amperímetros para medir a intensidade da corrente. Estes são sempre instalados em série.
1kA = 1000A
1A = 1000mA

Resistência:

A resistência da corrente eléctrica é uma grandeza física que mede a oposição que um condutor oferece à passagem da corrente eléctrica.
Quando um condutor apresenta grande resistência diz-se que é um mau condutor. Quando um condutor apresenta pouca resistência diz-se que é um bom condutor.

O símbolo da grandeza é R
A unidade da grandeza é o Ohm
O símbolo da unidade é Ω
Utilizamos ohmímetros para medir a resistência de um condutor.
Podemos também calcular a resistência sem um ohmímetro - método indirecto:

R = U / I

Há condutores óhmicos:
- apresentam sempre a mesma resistência independentemente da intensidade de corrente a que estão sujeitos.

Há condutores não óhmicos:
- não apresentam sempre a mesma resistência quando sujeitos a intensidades de corrente diferentes.



Potência Eléctrica

A Potência de um componente eléctrico é a quantidade de energia que esse componente consome por unidade de tempo.

A unidade para a potência é o watt
O símbolo da potência é o P
O símbolo da unidade é o W

Para sabermos a potência eléctrica de um componente eléctrico temos de saber a d.d.p. (U) e a intensidade que atravessa a corrente (I).

P = U x I

Energia Eléctrica

Enquanto que a Potência Eléctrica de um componente eléctrico nos indica quanta energia esse componente consome, a Energia Eléctrica indica-nos o total de energia consumida ao longo de um espaço de tempo (t).

E = P x t

domingo, 30 de março de 2014

A Impulsão

Segundo Arquimedes - físico, engenheiro, matemático e astrónomo Grego que viveu entre 287 a.C. e 212 a.C. - a impulsão é uma força hidrostática resultante por um fluido sobre um corpo que nele está submerso. 

"Todo corpo mergulhado num fluido em repouso sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo."

(pequeno facto histórico) Supostamente Arquimedes descobriu este fenómeno enquanto tomava banho e ao entrar dentro da banheira cheia de água esta começava a transbordar. De tão feliz e orgulhoso de si próprio Arquimedes terá saído à rua enquanto gritava "Eureka, Eureka!" significando, em Grego, "descobri, achei, encontrei".



A Impulsão é independente do peso de um corpo dependo apenas do volume do objecto.

As Leis de Newton

Isaac Newton foi um físico e matemático Inglês que viveu entre 1643 e 1727. Deixou como marca no mundo importantes teorias e leis da física, entre estas as três leis de Newton e a lei da gravitação universal. Estas leis fundamentaram a mecânica clássica.

Primeira Lei de Newton (lei da inércia)

A primeira lei de Newton diz "Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.".

Chama-se inércia à oposição que um corpo oferece à alteração da sua velocidade.



A bicicleta desenhada em cima encontrava-se num movimento rectilíneo e, por algum motivo o bonequinho não a travou. Foi contra uma parede e o bonequinho foi projectado para a frente, continuando o movimento que estava a fazer anteriormente. Isto graças à inércia. É por esta razão que o uso de cintos de segurança é indispensável. O cinto impede-nos de ser projectado pelo vidro fora.

Segunda Lei de Newton (lei da dinâmica)

A segunda lei de Newton diz "A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção de linha reta na qual aquela força é imprimida.".


A aceleração de um corpo é tanto maior quanto menor for a massa desse dito corpo.



Pressupondo que esta caixa de madeira pesa 30 kgs, sabemos que a força que o senhor terá de aplicar sobre ela é maior do que se a caixa pesasse 10 kgs. A aceleração será inferior neste caso (em que a caixa pesa 30kgs) do que se a caixa pesasse 10 kgs.

Terceira Lei de Newton (lei da acção/reacção)

A terceira lei de Newton diz que "A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade: ou as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas em sentidos opostos"



Nesta fotografia observamos uma pessoa a saltar à corda. A terceira lei de Newton pode-nos explicar porque é que a pessoa se consegue elevar do chão. Para saltar a senhora empurra o solo (aplica uma força), o chão também exerce uma força de volta com a mesma intensidade porém com direcção oposta e sentido oposto também.

Forças

As forças são grandezas vectoriais sendo caracterizadas por:

  • sentido
  • direcção
  • intensidade
  • ponto de aplicação

Tem-se que a intensidade vem expressa em Newtons (N). Utiliza-se um dinamómetro para medir as forças. 

Quando temos duas forças e as queremos somar temos de prestar atenção aos seus sentidos e direcções.

Soma de forças com a mesma direcção e mesmo sentido:



Soma de forças com diferentes direcções e mesmo sentido:



Resultante de duas forças com direcções perpendiculares entre si formando um ângulo de 90º


  1. Desenhamos duas paralelas às forças
  2. Desenhamos a Fr ligando o ângulo de 90º ao ponto de intersecção das paralelas
  3. Calculamos a intensidade da Fr com o Teorema de Pitágoras


Resultante de duas forças com direcções perpendiculares entre si formando um ângulo que não 90º



  1. Desenhamos duas paralelas às forças
  2. Desenhamos a Fr ligando o ângulo de ao ponto de intersecção das paralelas
  3. Fazemos uma regra de três simples com a medida em cm da Fr e transformamos este valor em N com a ajuda de uma legenda.

Movimentos - na vida real


Já todos estivemos a viajar de carro e reparámos nestes sinais que se encontram nas autoestradas. Estas marcas amarelas são bastante importantes e evitam centenas de acidentes! A distância a que estas marcas se encontram umas das outras não são valores ao acaso, foram calculadas e estudadas para prevenir acidentes. Estas medidas têm em conta a distância de segurança. O que é a distância de segurança? A distância de segurança é o valor médio da distância que o carro percorre desde o momento em que o condutor trava par evitar atingir um obstáculo até o carro estar em repouso. Confuso? A imagem abaixo é capaz de esclarecer:


O tempo de reacção médio de um condutor é de 0,7 segundos. Porém existem vários factores que podem condicionar este valor:
  • A idade de um condutor. Quando o condutor é mais novo tende a ter um tempo de reacção mais rápido do que se fosse um condutor idoso.
  • Se o condutor está bêbado/drogado ou não. Este é um dos factores que influencia muitos acidentes. Quando nos encontramos alcoolizados o tempo de reacção é mais demorado, o mesmo funciona para drogas e soporíferos.
  • Condições meteorológicas, se a visibilidade está reduzida o tempo de reacção vai aumentar.
Contudo a distância de travagem vai depender de factores diferentes:
  • Estado dos pneus, caso os pneus estejam "carecas" a distância percorrida pelo carro vai ser maior.
  • Estado da estrada, caso a estrada está molhada ou não.