Os fundamentos da física 1 - Mecânica (2008)
Francisco Ramalho Júnior, Nicolau Gilberto Ferraro, Antônio de Toledo Soares
Palavras-chave:
Dados técnicos
Editora: Moderna. Número de páginas: 400. Livro em português. 9ed, 2008.Capítulos
INTRODUÇÃO GERALCapítulo 1 - Introdução à Física, 2
1. Introdução, 2
2. O que é a Física, 2
3. Ramos da Física, 3
4. O Universo, 3
5. Física e Matemática, 4
6. Método em Física, 4
7. Medidas de comprimento e tempo, 5
Leitura — O metro, 5
8. Algarismos significativos, 6
9. Operações com algarismos significativos, 6
10. Notação científica, 7
11. Ordem de grandeza, 7
História da Física — Primeiras descobertas e a revolução copernicana, 12
DESCRIÇÃO DO MOVIMENTO: CINEMÁTICA ESCALAR
Capítulo 2 - Introdução ao estudo dos movimentos, 14
1. Introdução, 14
2. Posição numa trajetória, 14
3. Referencial, 16
4. Velocidade escalar média e velocidade escalar instantânea, 18
Leitura — Comparando velocidades, 20
Exercícios propostos de recapitulação, 24
A Física em nosso Mundo — O sistema de posicionamento global, 28
Capítulo 3 - Estudo do movimento uniforme, 30
1. Movimento progressivo e retrógrado, 30
2. Função horária, 31
3. Movimento uniforme (MU), 32
4. Função horária do MU, 32
Exercícios propostos de recapitulação, 36
Exercícios especiais de movimento uniforme, 38
Atividade experimental I — Análise de um movimento uniforme, 45
Atividade experimental II — Encontro de móveis em movimento uniforme, 46
Capítulo 4 - Movimentos com velocidade escalar variável. Movimento uniformemente variado, 47
1. Movimentos com velocidade escalar variável, 47
2. Aceleração escalar, 47
Leitura — Comparando acelerações, 48
3. Movimento acelerado e retardado, 50
4. Função horária da velocidade, 52
5. Movimento uniformemente variado (MUV), 53
6. Funções horárias do MUV, 55
7. Velocidade escalar média no MUV, 60
8. Equação de Torricelli para o MUV, 62
Exercícios propostos de recapitulação, 63
A Física em nosso Mundo — Da decolagem ao pouso, 67
Atividade experimental — Análise de um movimento uniformemente variado, 69
Capítulo 5 - Movimento vertical no vácuo, 70
1. Introdução, 70
2. Descrição matemática, 70
Leitura — Comparando acelerações com a da gravidade, 72
Exercícios propostos de recapitulação, 76
Atividade experimental — Determinação da aceleração da gravidade, 79
História da Física — Galileu Galilei, 80
Capítulo 6 - Gráficos. Gráficos do MU e do MUV, 82
1. Gráficos, 82
2. Funções básicas, 83
2.1. Função constante, 83
2.2. Função do 1o grau, 84
2.3. Função do 2o grau, 85
3. Coeficiente angular da reta, 86
4. Cálculo de áreas, 89
5. Gráficos do MU, 90
6. Gráficos do MUV, 93
6.1. Função s = f(t), 93
6.2. Função v = f(t), 94
6.3. Função α = f(t), 94
6.4. Resumo: gráficos do MUV, 95
Exercícios propostos de recapitulação, 100
Exercícios especiais de gráficos do MUV, 106
A Física em nosso Mundo — Outras representações gráficas, 109
VETORES E GRANDEZAS VETORIAIS: CINEMÁTICA VETORIAL
Capítulo 7 - Vetores, 114
1. Noção de direção e sentido, 114
2. Grandezas escalares e grandezas vetoriais, 114
3. Vetor, 115
4. Adição vetorial, 116
5. Vetor oposto, 117
6. Subtração vetorial, 118
7. Produto de um número real por um vetor, 119
8. Componentes de um vetor, 121
Exercícios propostos de recapitulação, 123
Capítulo 8 - Velocidade e aceleração vetoriais, 125
1. Introdução, 125
2. Vetor deslocamento, 125
3. Velocidade vetorial média, 126
4. Velocidade vetorial instantânea, 127
5. Aceleração vetorial média, 128
6. Aceleração vetorial instantânea, 129
6.1. Aceleração tangencial, 129
6.2. Aceleração centrípeta, 129
6.3. Aceleração vetorial, 130
7. Casos particulares importantes, 130
7.1. MRU (movimento retilíneo e uniforme), 130
7.2. MCU (movimento circular e uniforme), 130
7.3. MRUV (movimento retilíneo uniformemente variado), 131
7.4. MCUV (movimento circular uniformemente variado), 131
8. Composição de movimentos, 132
Exercícios propostos de recapitulação, 138
A Física em nosso Mundo — Como utilizar um guia de ruas, 142
Capítulo 9 - Lançamento horizontal e lançamento oblíquo no vácuo, 144
1. Princípio da independência dos movimentos simultâneos (Galileu), 144
2. Lançamento horizontal no vácuo, 144
2.1. Queda livre, 145
2.2. Movimento horizontal, 145
3. Lançamento oblíquo no vácuo, 148
3.1. Movimento vertical (MUV), 148
3.2. Movimento horizontal (MU), 149
Leitura — A parábola, 151
Exercícios propostos de recapitulação, 154
Exercícios especiais de lançamento horizontal e oblíquo, 158
Atividade experimental — Determinação da velocidade no lançamento
horizontal, 162
Capítulo 10 - Movimentos circulares, 163
1. Grandezas angulares, 163
1.1. Espaço angular, 163
Leitura — Definição de radiano (rad), 164
1.2. Velocidade angular, 164
1.3. Aceleração angular, 165
2. Período e freqüência, 166
3. Movimento circular uniforme (MCU), 167
Leitura — Satélites geoestacionários, 170
4. Transmissão de movimento circular uniforme, 172
Leitura — As marchas da bicicleta, 173
5. Movimento circular uniformemente variado (MCUV), 175
Exercícios propostos de recapitulação, 177
Exercícios especiais de movimento circular uniforme, 182
A Física em nosso Mundo — Efeito estroboscópico, 186
FORÇAS EM DINÂMICA
Capítulo 11 - Os princípios fundamentais da Dinâmica, 189
1. Introdução, 189
2. Aristóteles, Galileu e Newton, 190
3. Princípio da inércia (primeira lei de Newton), 190
4. Inércia, 191
5. Referenciais inerciais, 192
6. Princípio fundamental da Dinâmica (segunda lei de Newton), 193
7. O peso é uma força, 194
Leitura — Deformações elásticas, 196
8. Classes de forças, 196
8.1. Forças de contato, 196
8.2. Forças de campo, 196
9. Massa inercial e massa gravitacional, 197
10. Sistema de unidades, 197
11. Princípio da ação-e-reação (terceira lei de Newton), 200
12. Críticas à Mecânica Clássica, 203
Exercícios propostos de recapitulação, 214
Atividade experimental I — Verificando o princípio da inércia, 221
Atividade experimental II — Verificando o princípio da ação-e-reação, 222
História da Física — Isaac Newton, 222
Capítulo 12 - Forças de atrito, 224
1. Introdução, 224
2. Atrito dinâmico, 224
3. Atrito estático, 228
Leitura — Quando o atrito é importante!, 232
4. Força de resistência do ar, 233
Leitura — Túnel aerodinâmico, 234
5. Velocidade limite, 234
Leitura — O pára-quedas, 235
Exercícios propostos de recapitulação, 237
Exercícios especiais de leis de Newton e forças de atrito, 242
Atividade experimental — Determinação do coeficiente de atrito
estático, 246
A Física em nosso Mundo — O freio ABS, 247
Capítulo 13 - Forças em trajetórias curvilíneas, 248
1. Variação da direção da velocidade, 248
2. Resultante centrípeta, 249
3. Resultante centrípeta e resultante tangencial, 256
4. Força em referencial não-inercial, 257
Exercícios propostos de recapitulação, 257
OS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO
Capítulo 14 - Trabalho, 262
1. Introdução, 262
2. Trabalho de uma força constante paralela ao deslocamento, 262
3. Trabalho de uma força constante não-paralela ao deslocamento, 263
4. Trabalho de uma força qualquer, 265
5. Dois casos notáveis, 267
5.1. Trabalho do peso, 267
5.2. Trabalho da força elástica, 269
6. Potência, 271
Leitura — O cavalo-vapor, 272
Leitura — Comparando potências, 272
7. Rendimento, 276
Exercícios propostos de recapitulação, 277
Atividade experimental — Calculando trabalho e potência, 281
Capítulo 15 - Energia, 282
1. Introdução, 282
2. Energia cinética, 282
3. Energia potencial gravitacional. Energia potencial elástica, 285
4. Conservação da energia mecânica, 288
Leitura — O mito do moto-perpétuo, 288
5. Diagramas de energia, 297
6. Outras formas de energia, 299
Leitura — Valores de energia, 302
Exercícios propostos de recapitulação, 303
Exercícios especiais de trabalho, potência e energia, 312
Atividade experimental — Conversão de energia potencial gravitacional em energia
cinética, 315
A Física em nosso Mundo — Fontes convencionais e fontes alternativas
de energia, 315
Capítulo 16 - Impulso e quantidade de movimento, 320
1. Introdução, 320
2. Impulso de uma força, 320
3. Quantidade de movimento, 322
4. Teorema do impulso, 323
5. Conservação da quantidade de movimento, 326
6. Choques, 330
7. Coeficiente de restituição, 332
Exercícios propostos de recapitulação, 340
A Física em nosso Mundo — O air-bag, 348
Atividade experimental — A conservação da quantidade de movimento, 350
História da Física — A conservação da quantidade de movimento, 351
Capítulo 17 - A Gravitação Universal, 353
1. Introdução, 353
2. As leis de Kepler, 355
Leitura — A elipse, 356
3. Lei da Gravitação Universal, 360
Leitura — Descobrindo planetas, 364
4. Campo gravitacional e campo de gravidade, 365
5. Aceleração da gravidade, 365
Leitura — A gravidade no interior da Terra, 366
6. Corpos em órbita, 369
6.1. Velocidade de escape, 370
6.2. Satélite rasante, 370
6.3. A imponderabilidade, 371
Leitura — O lixo espacial — poluição em órbita, 372
Exercícios propostos de recapitulação, 374
A Física em nosso Mundo — A Estação Espacial Internacional, 380
História da Física — Johannes Kepler, 382
Capítulo 18 - Sistema de forças aplicadas a um ponto material.
Equilíbrio do ponto material, 385
1. Resultante de um sistema de forças, 385
2. Determinação da resultante de um sistema de forças, 385
2.1. Sistemas de duas forças: casos particulares, 386
3. Equilíbrio de um ponto material, 389
3.1. Método da linha poligonal das forças, 389
3.2. Método das projeções, 389
Exercícios propostos de recapitulação, 392
Capítulo 19 - Equilíbrio dos corpos extensos, 396
1. Momento de uma força em relação a um ponto, 396
2. Binário, 398
2.1. Momento do binário, 398
2.2. Resultante do binário, 398
3. Equilíbrio dos corpos extensos, 398
4. Teorema das três forças, 399
Leitura — Centro de gravidade e centro de massa, 400
5. Tipos de equilíbrio de um corpo, 403
Exercícios propostos de recapitulação, 408
A Física em nosso Mundo — As máquinas simples, 416
Atividade experimental — O equilíbrio e o centro de gravidade, 419
Capítulo 20 - Hidrostática, 421
1. Conceito de pressão, 421
2. Conceito de massa específica e densidade, 423
3. Pressão em um líquido. Teorema de Stevin, 426
3.1. Superfícies isobáricas num líquido em equilíbrio, 427
3.2. Pressão de colunas líquidas, 427
3.3. Unidades práticas de pressão, 427
3.4. A pressão atmosférica, 428
4. Equilíbrio de líquidos imiscíveis. Vasos comunicantes, 432
5. Princípio de Pascal. Prensa hidráulica, 433
6. Teorema de Arquimedes, 435
Leitura — O Mar Morto, 437
Exercícios propostos de recapitulação, 442
A Física em nosso Mundo — Pressão arterial, 452
Atividade experimental I — Estudo do teorema de Arquimedes, 454
Atividade experimental II — Determinação aproximada de densidade (corpos
flutuantes), 454
História da Física — As bases da Hidrostática, 455
Capítulo 21 - Hidrodinâmica, 457
1. Considerações iniciais, 457
2. Vazão, 457
3. Equação da continuidade, 458
4. Equação de Bernoulli, 460
5. Equação de Torricelli, 462
Exercícios propostos de recapitulação, 466
Atividade experimental — Comprovando o efeito Bernoulli, 468
História da Física — Os Bernoulli, 469
Apêndice — O Sistema Internacional de Unidades, 471
Quadro geral de unidades, 473
Respostas, 474
Índice remissivo, 488
Lista de siglas, 491
Bibliografia, 494
