UNIDADES, GRANDEZAS FÍSICAS E VETORES

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RESUMO

O presente trabalho ilustra os conceitos mais importantes da física mecânica. Trata das grandezas fundamentais (massa, comprimento e tempo) e todas as relações que essas grandezas nos tráz, de forma simples e linguagem clara. A idéia principal é trazer ao leitor uma breve explanação dos conteudos do livro texto, com exemplos práticos das aplicações.

O capitulo 1 do livro texto trata da conversão e medição das unidades. Sempre visando o sistema internacional de unidades (SI), das grandezas físicas e vetores. O capitulo 2 trata do movimento retilíneoO capitulo 3, trata do movimento em duas ou três dimensões. O capitulo 4 trata das leis de Newton. O capitulo 5 trata das aplicações das leis de Newton e suas principais aplicações em mecânica. O capitulo 6, trata do trabalho e energia cinética. O capitulo 7, trata da energia potencial e conservação da energia. O capitulo 8 trata do momento linear, impulso e colisões. O capitulo 9, rotação de corpos rígidos. O capitulo 10, trata da dinâmica do movimento de rotação. O capitulo 11, trata do equilíbrio e elasticidade.

2 INTRODUÇÃO

A física é a ciência fundamental que constitui a base para todas as outras, a ferramenta com a qual exploramos a realidade. Visa explicar como o universo funciona, das galáxias às particula subatômicas. Muitas das nossas descobertas sobre o mundo físico representam o auge da realização humana. Nesse trabalho iremos explorar os principais fundamentos da física mecânica.

Mecânica é o termo usado para descrever a maneira como os corpos agem quando sujeitos a forças. A mecânica classica começou efetivamente quando Newton descreveu suas três leis do movimento. Trata de ações de corpos e matéria de todos os tipos e tamanhos acima do atômico, desde rolamento de esferas a galáxias, incluindo líquidos, gases, sólidos, objetos inanimados e partes de organismos vivos. As pessoas usavam as forças físicas na prática muito antes de terem qualquer entendimento sobre elas, ou mesmo de começarem a pensar nas leis que as governam. Os primeiros construtures usavam alavancas e roldanas para mover grandes blocos de rocha. Empregavam a gravidade para colocar as coisas no lugar e para verificar a perpendicular, usavem fios de prumo.

Isaac Newton formulou três leis conhecidas como Leis do Movimento de Newton e as publicou no livro que talvez tenha sido o livro de ciências mais influente publicado até hoje. Philosophie Naturalis Principia Mathematica foi publicado em julho de 1686 e as trazia como: Lei da inércia ou primeira lei: Os corpos se movem em linha reta com velocidade uniforme, ou permanecem parados, a não ser que uma força aja para mudar sua velocidade ou direção. Lei da aceleração, ou segunda lei: As forças produzem aceleração proporcional à massa do corpo (). E finalmente a Lei da reação ou terceira lei: Toda ação de uma força produz uma reação igual ou oposta.[pic 3]

O grande avanço de Newton foi, em fornecer um relato detalhado da mecânica usando o sistema matemático agora chamado de cálculo diferencial, que ele havia desenvolvido.

Outros grandes nomes também foram muito importantes no desenvolvimento da mecânica. Zhang Heng (78-139 aC) – China, usou a energia da água para mover uma esfera armilar. Em 31aC, foi a vez de Du Shi (China), usar a força da água para mover um fole de um forno de alta temperatura para produção de ferro fundido. Na Grécia, Aristoles (287 – 212 aC) investigou como as alavancas possibilitam mover grandes pesos usando-se pouca força. Porém foi Arquimedes, quase um século depois, que forneceu uma lei para o uso da alavanca (WD = wd). Avicena (980-1037) estudou projéteis. O filósofo hispano-árabe Averroes (1126-1198) foi o primeiro a definir força como “ a proporção em que o trabalho é feito para mudar a condição cinética de um corpo material”.

O filósofo francês Jean Buridan (1300-1358 dC) relatou o ímpeto dado pelo impulsor na velocidade do corpo em movimento. Albert da Saxônia (1316-1390) ampliou a teoria de Buridan e dividiu a trejetória de um projeto em três etapas. Na primeira, a gravidade não tem efeito e o corpo se move na direção do ímpeto dado pelo impulsor. Na segunda etapa, a gravidade recupera sua potência e o ímpeto declina. Na terceira etapa, a gravidade domina e puxa o corpo para baixo à medida que o ímpeto se esgota.

Entre os séculos XVI e XVII outros importantes teóricos aperfeiçoaram os modelos antigos. Galileu Galilei (1564-1642) demonstrou que a trajetória de um projétil é parabólica. Evangelista Torricelli e Blaise Pascal direcionaram seus estudos para a física de fluidos. No século XVIII, o matemátio suíço-holandês Daniel Bernoulli estudou o movimento dos líquidos e gases, publicando em 1738 seu livro fundamental: Hidrodinâmica.

Leonard Euler (1707-1783) expandiu as teorias de Newton da mecânica clássica para o estudo de corpos rigidos e formulou outras duas leis para explicar que forças internas dentro do corpo não precisam ser distribuídas igualmente.

Já Ernst Mach (1838-1916) discordava das leis da inércia e gravidade de Newton. Ele acreditava que o movimento pode ser sempre relativo a outro objeto ou ponto. Ou seja, a inércia só pode ser entendida se houver outros objetos para compararmos o movimento ou a imobilidade de um corpo.

Outros pontos serão melhor discutidos na sequência do presente relatório, especificando com mais detalhes tada a história, os fundamentos e suas aplicações na física.

- UNIDADES, GRANDEZAS FÍSICAS E VETORES

O estudo dos fenomenos naturais ajudou o homem a compreender melhor o mundo e todas as coisas que o rodeiam. Mas faltava algo para padronizar as observações feitas e de algum modo, fazer com que teóricos de diferentes paises pudessem falar a mesma lingua. Pelo menos do que diz respeito à física. A melhor maneira para que isso ocorresse seria o de introduzir um sistema de unidades, que pudesse ser usado por todos os teóricos e assim, discutir a natureza da teoria física e o uso de modelos idealizados para representar os sistemas físicos.

Existe uma enorme quantidade de grandezas físicas, mas apenas algumas são

consideradas fundamentais, sendo as demais derivadas delas. Tempo (segundo), espaço

(metro), massa (quilograma) e carga elétrica (Coulomb) são exemplos de unidades fundamentais. Velocidade (metro/segundo), aceleração (metro/segundo2) e força (quilograma.metro/segundo²) são exemplos de unidades derivadas.