Fórmulas de Física

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Research scientist writing physics diagrams and formulas with chalk on blackboard

A física é uma ciência que examina as propriedades da matéria e da energia e estabelece relações entre elas. Baseia-se em experiências, observações e formulações matemáticas que são dirigidas para a interpretação e compreensão de questões fundamentais dos mais variados fenômenos, que vão desde a subatômicas escalas macrocósmicas à mudança do estado da água de líquido para sólido.

A palavra “física deriva do grego antigo φύσις, que significa “natureza”. A física é, portanto, uma ciência baseada em observações experimentais e leis matemáticas. Seu principal objetivo é explicar os vários fenômenos que resultam das interações entre matéria, movimento e energia.

A física é uma das disciplinas mais antigas e começou com observações astronômicas feitas por povos antigos em todo o mundo. Procura explicar o funcionamento do universo da forma mais fundamental possível, com base nos princípios da metodologia científica e da linguagem matemática.

Quais são os Ramos da Física?

A física é uma grande ciência dividida em diferentes áreas por razões históricas. O primeiro departamento de física está relacionado à física clássica e à física moderna. Sob física clássica está compreendido fenômenos que ocorrem em escalas macroscópicas, tais como o movimento das estrelas e projéteis, o funcionamento de máquinas térmicas, a acústica, óptica geométrica, hidrostática, a eletrostática, eletrodinâmica clássicos, etc. Este ramo da física era ao longo da história de grandes nomes importância desenvolvido como Isaac Newton, Galileu Galilei, Johannes Kepler, Lord Kelvin, entre outros.

A física moderna, por sua vez, é responsável por descrever fenômenos microscópicos que ocorrem em escalas subatômicas cuja ordem é menor que o nanômetro. A física moderna também é creditada com o estudo de corpos que se movem a velocidades relativísticas, isto é, perto da velocidade da luz. Desta forma, fenômenos como decaimento radioativo, fissão nuclear e fusões, efeito fotoelétrico, etc. foram explicados.

Acredita-se que a física moderna no século 20 originou-se com a descoberta de raios-X por Wilhelm Röntgen em 1895 a radioatividade de Antoine Becquerel em 1896; a quantização de ondas eletromagnéticas por Max Planck em 1900; a teoria especial da relatividade, de Albert Einstein, em 1905; e teoria atômica de Niels Bohr em 1913.

Por sua vez, a mecânica quântica foi criada em 1926 por físicos como Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger, que foram responsáveis ​​por determinar o princípio da incerteza e o desenvolvimento da equação de Schrödinger. A mecânica quântica é uma das teorias mais bem sucedidas da física. Vários experimentos realizados até o momento mostram que as previsões dessa complexa área da física estão corretas, mesmo que essas previsões não fossem intuitivas.

Física Clássica

Mecânica: Área onde o movimento de partículas ou meios contínuos, como líquidos, é estudado. Esta área é dividida em cinemática, dinâmica, estática, hidrostática e hidrodinâmica.

Cinemática: Examine o movimento sem considerar as causas. Conceitos como posição, deslocamento, velocidade, aceleração etc. também são examinados.

Dinâmica: Investigação de forças, torques e formas de energia em conexão com a geração de movimentos translacionais e rotacionais. Ele também estuda conceitos como movimento linear, momento angular, energia mecânica, etc. Tem como subdivisão a dinâmica dos fluidos, conhecida como hidrodinâmica.

Estática: Exame das condições de equilíbrio peculiares aos corpos estendidos. É um campo de conhecimento amplamente utilizado na construção civil. Trata de conceitos como centro de gravidade, centro de gravidade, equilíbrio rotacional, equilíbrio de translação, tipos de equilíbrio, etc. Tem como subdivisão o estudo de líquidos em equilíbrio, chamados hidrostáticos.

Eletrostática e eletrodinâmica clássica: Investigação de fenômenos elétricos estáticos e dinâmicos. Abrange muitos conceitos como carga elétrica, potencial elétrico, campo elétrico, lei de Coulomb, magnetismo, força de Lorentz, corrente elétrica e equações de Maxwell.

Termodinâmica clássica: inclui o estudo dos estados termodinâmicos da matéria em situações de equilíbrio, medindo propriedades macroscópicas como pressão, volume e temperatura. É baseado em termologia e calorimetria. É usado para explicar a troca de energia através das leis da termodinâmica, que incluem os conceitos de calor, temperatura, entropia etc.

Onda: Inclui a óptica geométrica, a propagação de ondas eletromagnéticas e a acústica, bem como os fenômenos aos quais as ondas são expostas, por exemplo. Como reflexão, refração, interferência, difração e absorção. Ele é usado para fabricar sistemas e instrumentos ópticos, como espelhos e lentes.

Fórmulas de Física

Movimento uniforme e velocidade média

Use a fórmula da velocidade média se a declaração do exercício se referir a um movimento com velocidade constante, ou seja, sem aceleração. A fórmula para a velocidade média resulta da relação entre o deslocamento e o intervalo de tempo do movimento é:


vm – velocidade média (m/s)
ΔS – deslocamento (m)
Δt – intervalo de tempo (s)

Equação de Torricelli

A equação de Torricelli é particularmente interessante quando se trata de movimentos acelerados ou desacelerados. Também é usada se o intervalo de tempo do movimento não for relatado. A equação de Torricelli é mostrada abaixo:


v – velocidade final (m/s)
v0 – velocidade inicial (m/s)
a – aceleração (m/s²)

Ao ler as instruções do exercício, procure palavras como “repouso” e “freagem”. Quando um corpo atinge o repouso, deve ser entendido que sua velocidade final é zero; Quando um corpo sai do repouso, fica claro que sua velocidade inicial era zero. Além disso, a velocidade final de um móvel é sempre igual a zero durante a frenagem completa.

Energia cinética

A quantidade de energia mecânica relacionada à velocidade de um móvel chama-se energia cinética. Para calcular a energia cinética de um corpo, geralmente é utilizada a fórmula abaixo:


Ec – energia cinética (J)
m – massa do corpo (kg)
v – velocidade do corpo (m/s)

Potência

A potência, na física, tem um significado muito amplo e pode se referir a absolutamente qualquer forma de energia. Potência é a medida da mudança de energia em função de um intervalo de tempo específico. Para calcular o poder, usamos a seguinte fórmula geral:


P – potência (W)
E – energia (J)
Δt – intervalo de tempo (s)

Calor sensível

O calor sensível é a quantidade de calor envolvida na interação entre dois corpos que possuem diferenças de temperatura. Para calcular o calor sensível absorvido ou liberado por um corpo, precisamos conhecer o módulo de seu calor específico, sua massa e a variação de temperatura que ele sofre. A fórmula para o calor sensível é mostrada abaixo:


Q – quantidade de calor (J ou cal)
c – calor específico (J/kg.K ou cal/g.ºC)
ΔT – variação de temperatura (K ou ºC)

Corrente elétrica

É possível calcular o módulo da corrente elétrica gerada em um corpo, conhecendo a quantidade de cargas elétricas que passam por ele durante um intervalo de tempo:



i – corrente elétrica (A)
ΔQ – módulo da carga elétrica (C)
Δt – intervalo de tempo (s)

A primeira lei de Ohm

Quantidades elétricas como potencial elétrico, resistência elétrica e corrente elétrica podem estar constantemente relacionadas quando o corpo em que uma diferença de potencial é detectada é resistivo. Essa relação pode ser estabelecida pela primeira lei de Ohm:



R – resistência elétrica (Ω)
U – potencial elétrico ou diferença de potencial (V)
I – corrente elétrica (A)

Note que a Lei de Ohm só se aplica a resistências ôhmicas, isto é, a constante resistência elétrica.

A segunda lei de Ohm

A segunda lei de Ohm afirma que a resistência elétrica dos corpos é uma propriedade geométrica, isto é, depende das dimensões dos corpos e de sua resistividade, a propriedade do material do qual elas consistem. A segunda lei de Ohm é dada por:


R – resistência elétrica (Ω)
ρ – resistividade (Ω.m)
l – comprimento do resistor (m)
A – área transversal do resistor (m²)

Observe que a resistência elétrica de um fio é maior quanto maior for. Além disso, quanto maior a área da seção transversal, menor o valor da resistência elétrica.

Lei de Coulomb

A lei de Coulomb nos permite calcular o módulo de força elétrica atraente ou repulsivo entre duas cargas elétricas pontuais, ou seja, cargas cujo tamanho pode ser desprezado proporcionalmente à distância que os separa. A lei de Coulomb é dada pela seguinte equação:


F – módulo de força elétrica (N)
k0 – constante eletrostática do vácuo (N.m².C²)
Q1 – módulo da carga 1 (C)
Q2 – módulo da carga 2 (C)
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