Francisco Ramalho Júnior, Nicolau Gilberto Ferraro, Antônio de Toledo Soares

Palavras-chave:

• Ensino Médio, Física.

Dados técnicos

Editora: Moderna. Número de páginas: 532. Livro em português. 9ed, 2008.

Capítulos

INTRODUÇÃO À TERMOLOGIA

Capítulo 1 - Conceitos fundamentais, 2
1. Termologia: observações macroscópicas, interpretações microscópicas, 2
2. Energia térmica e calor, 2
3. Noção de temperatura, 3
4. Os estados de agregação da matéria, 4

Capítulo 2 - A medida da temperatura — Termometria, 9
1. Sensação térmica, 9
2. Medida da temperatura. Termômetro, 9
Leitura — O “termômetro” de Galileu, 10
3. Graduação de um termômetro. Escalas termométricas, 11
3.1. Conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit, 12
Leitura — A medida da temperatura corporal, 12
4. Variação de temperatura, 15
Leitura — O termômetro de máxima e mínima, 16
5. Função termométrica, 18
Leitura — Outros tipos de termômetro, 19
6. A temperatura como medida da agitação térmica. A escala absoluta Kelvin, 19
Leitura — Temperaturas absolutas notáveis, 22
Exercícios propostos de recapitulação, 22
A Física em nosso Mundo — Criogenia – a Física das baixas temperaturas, 27
Atividade experimental — A sensação térmica, 29
História da Física — A história do termômetro e das escalas termométricas, 29

Capítulo 3 - Dilatação térmica de sólidos e líquidos, 31
1. Introdução, 31
2. Dilatação linear dos sólidos, 32
2.1. Dilatação relativa, 34
3. Gráficos da dilatação linear, 34
Leitura — A lâmina bimetálica, 35
Leitura — A dilatação térmica no dia-a-dia, 37
4. Dilatação superficial dos sólidos, 38
5. Dilatação volumétrica dos sólidos, 40
6. Dilatação térmica dos líquidos, 42
6.1. Relação entre os coeficientes, 43
Exercícios propostos de recapitulação, 40
A Física em nosso Mundo — O comportamento anômalo da água, 51
Atividade experimental — O anel de Gravezande, 54

Capítulo 4 - A medida do calor — Calorimetria, 56
1. Calor: energia térmica em trânsito, 56
2. Calor sensível e calor latente, 57
3. Quantidade de calor sensível. Equação fundamental da Calorimetria. Calor
específico, 57
4. Capacidade térmica de um corpo, 59
5. Trocas de calor. Calorímetro, 62
Exercícios propostos de recapitulação, 65
Exercícios especiais de Calorimetria, 71
A Física em nosso Mundo — As calorias dos alimentos, 75
Atividade experimental — Determinando a capacidade térmica de um
calorímetro, 77
História da Física — A evolução do conceito de calor, 78

Capítulo 5 - Mudanças de fase, 79
1. Considerações gerais, 79
2. Quantidade de calor latente, 81
3. Curvas de aquecimento e de resfriamento, 81
4. O fenômeno da superfusão, 88
Exercícios propostos de recapitulação, 89
Atividade experimental — Determinação da potência de uma fonte de calor, 94

Capítulo 6 - Os diagramas de fases, 95
1. Diagrama de fases, 95
2. Equilíbrio sólido–líquido. Fusão e solidificação, 97
2.1. Substâncias que se dilatam na fusão, 97
2.2. Substâncias que se contraem na fusão, 98
3. Equilíbrio líquido–vapor. Ebulição e condensação, 100
4. Pressão máxima de vapor. Isotermas de Andrews, 102
5. Umidade do ar. Evaporação, 105
6. Equilíbrio sólido–vapor. Sublimação, 106
Leitura — O ciclo da água na natureza, 108
Exercícios propostos de recapitulação, 109
A Física em nosso Mundo — A sensação de calor e umidade, 116
Atividade experimental I — Congelamento da água, 119
Atividade experimental II — Reproduzindo a experiência de Tyndall, 119
Atividade experimental III — Influência da pressão na ebulição da água, 120

Capítulo 7 - Propagação do calor, 121
1. Fluxo de calor, 121
2. Condução térmica, 121
3. Lei da condução térmica, 123
4. Aplicações da condução térmica, 125
Leitura — A condução do calor no dia-a-dia, 126
5. Convecção térmica, 127
6. Noções de irradiação térmica, 128
7. Lei de Stefan-Boltzmann. Lei de Kirchhoff, 130
8. Aplicações e efeitos da irradiação, 132
8.1. Estufas, 132
8.2. O efeito estufa, 133
8.3. Usos dos raios infravermelhos, 134
9. A garrafa térmica, 134
Exercícios propostos de recapitulação, 134
A Física em nosso Mundo — Efeito estufa e aquecimento global, 140
Atividade experimental — O gelo que não derrete, 143

Capítulo 8 - Estudo dos gases, 145
1. Considerações iniciais, 145
2. As transformações gasosas, 145
2.1. Transformação isocórica, 146
2.2. Transformação isobárica, 147
2.3. Transformação isotérmica, 148
3. Conceito de mol. Número de Avogadro, 151
4. Equação de Clapeyron, 152
5. Lei geral dos gases perfeitos, 152
6. Teoria cinética dos gases, 156
7. Pressão, temperatura absoluta e energia cinética de um gás, 158
7.1. Pressão exercida por um gás perfeito, 158
7.2. Energia cinética do gás, 158
7.3. Velocidade média das moléculas, 159
7.4. Energia cinética média por molécula, 159
Exercícios propostos de recapitulação, 160
A Física em nosso Mundo — A agitação térmica molecular, 166

Capítulo 9 - As leis da Termodinâmica, 169
1. Considerações preliminares, 169
2. Trabalho numa transformação, 170
3. Energia interna. Lei de Joule dos gases perfeitos, 173
4. Primeira lei da Termodinâmica, 174
5. Transformações gasosas, 176
5.1. Transformação isotérmica (temperatura constante), 176
5.2. Transformação isobárica (pressão constante), 177
5.3. Transformação isocórica (volume constante), 178
5.4. Transformação adiabática, 181
6. Transformação cíclica. Conversão de calor em trabalho e de trabalho
em calor, 187
7. Transformações reversíveis e irreversíveis, 190
8. Segunda lei da Termodinâmica, 190
9. Conversão de calor em trabalho: máquina térmica, 191
10. Conversão de trabalho em calor: máquina frigorífica, 192
11. Ciclo de Carnot, 194
12. Escala Kelvin termodinâmica, 196
13. Princípio da degradação da energia, 198
14. Desordem e entropia, 198
Leitura — O demônio de Maxwell, 200
Exercícios propostos de recapitulação, 200
A Física em nosso Mundo — O motor a explosão do automóvel, 210

Capítulo 10 - Introdução à Óptica Geométrica, 217
1. Considerações iniciais, 217
2. Meios transparentes, translúcidos e opacos, 219
3. Fenômenos ópticos, 220
4. A cor de um corpo por reflexão, 221
Leitura — O azul do céu, 221
Leitura — Cores primárias, secundárias e complementares, 222
5. Princípio da propagação retilínea da luz. Sombra e penumbra, 223
5.1. Eclipses, 225
5.2. Câmara escura de orifício, 226
5.3. Ângulo visual, 227
6. Princípio da reversibilidade dos raios de luz, 228
7. Princípio da independência dos raios de luz, 228
Leitura — O método de Roemer para a determinação da velocidade de propagação
da luz, 231
Leitura — As fases da lua, 235
Atividade experimental — Construindo uma câmara escura de orifício, 237

Capítulo 11 - Reflexão da luz. Espelhos planos, 238
1. Reflexão da luz. Leis da reflexão, 238
2. Imagem de um ponto num espelho plano, 240
3. Imagem de um objeto extenso, 241
4. Campo visual de um espelho plano, 244
5. Translação de um espelho plano, 245
6. Rotação de um espelho plano, 247
7. Imagens de um objeto entre dois espelhos, 250
Leitura — O periscópio, 252
Exercícios propostos de recapitulação, 252
Atividade experimental — Verificando as propriedades de um espelho plano, 259

Capítulo 12 - Espelhos esféricos, 260
1. Definições e elementos, 260
2. Espelhos esféricos de Gauss, 261
3. Focos de um espelho esférico de Gauss, 262
4. Propriedades dos espelhos esféricos de Gauss, 263
5. Construção geométrica de imagens, 265
6. Estudo analítico dos espelhos esféricos, 269
6.1. O referencial de Gauss, 269
6.2. Equação dos pontos conjugados (equação de Gauss), 270
6.3. Aumento linear transversal, 270
Exercícios propostos de recapitulação, 274
A Física em nosso Mundo — Aplicações dos espelhos esféricos, 280
Atividade experimental — Imagens em espelhos esféricos, 283

Capítulo 13 - Refração luminosa, 284
1. Considerações preliminares, 284
2. Índice de refração. Refringência, 285
3. Leis da refração, 287
4. Ângulo limite. Reflexão total, 290
5. Dioptro plano, 293
6. Lâmina de faces paralelas, 295
7. Prisma, 297
8. Prismas de reflexão total, 300
9. Dispersão luminosa, 301
10. Refração da luz na atmosfera, 303
Exercícios propostos de recapitulação, 305
A Física em nosso Mundo — As fibras ópticas, 316
Atividade experimental — Determinação do ângulo limite, 318

Capítulo 14 - Lentes esféricas delgadas, 319
1. Introdução, 319
2. Comportamento óptico das lentes, 320
3. Focos de uma lente delgada, 323
4. Propriedades das lentes delgadas, 323
5. Construção geométrica de imagens, 326
6. Estudo analítico das lentes, 330
6.1. O referencial de Gauss, 330
6.2. Distância focal e vergência das lentes, 330
6.3. Fórmula dos fabricantes de lentes, 332
6.4. Equação dos pontos conjugados (Equação de Gauss), 334
6.5. Aumento linear transversal, 334
Exercícios propostos de recapitulação, 338
Atividade experimental I — Determinação da distância focal de uma lente delgada
convergente, 345
Atividade experimental II — Imagens em uma lente delgada divergente, 345
Atividade experimental III — Imagens em uma lente delgada convergente, 346

Capítulo 15 - Instrumentos ópticos, 347
1. Associação de lentes. Lentes justapostas, 347
2. Instrumentos de projeção, 348
2.1. Câmera fotográfica, 348
2.2. Projetores, 351
Leitura — O retroprojetor, 351
3. Instrumentos de observação, 352
3.1. Lupa ou lente de aumento, 352
3.2. Microscópio composto, 353
3.3. Luneta astronômica, 356
3.4. Luneta terrestre, 358
3.5. Telescópio, 359
4. O olho humano, 360
5. Anomalias da visão, 362
5.1. Miopia, 362
5.2. Hipermetropia, 363
5.3. Presbiopia, 365
5.4. Astigmatismo, 365
5.5. Análise de uma receita de óculos, 366
6. Outras anomalias visuais, 366
6.1. Daltonismo, 366
6.2. Estrabismo, 366
6.3. Catarata, 366
Exercícios propostos de recapitulação, 367
A Física em nosso Mundo — Fotografia em preto-e-branco, 372

Capítulo 16 - Movimento harmônico simples (MHS), 375
1. Movimentos periódicos, 375
2. Movimento harmônico simples (MHS), 377
3. Energia no MHS, 379
4. O MHS e o movimento circular uniforme, 383
4.1. Função horária do MHS, 383
4.2. Função da velocidade escalar do MHS, 384
4.3. Função da aceleração escalar do MHS, 384
5. Gráficos cinemáticos do MHS, 385
6. Fase inicial nas funções horárias, 386
7. Associação de molas, 390
8. Pêndulo simples, 392
Exercícios propostos de recapitulação, 393
A Física em nosso Mundo — Oscilações amortecidas e forçadas, 400
Atividade experimental — O pêndulo simples, 401

Capítulo 17 - Ondas, 402
1. Conceito de onda, 402
2. Natureza das ondas, 403
3. Tipos de ondas, 404
4. Propagação de um pulso transversal em meios unidimensionais, 405
5. Reflexão e refração de pulsos, 407
6. Ondas periódicas, 409
7. Função de onda, 411
8. Concordância e oposição de fase, 413
9. Frente de onda. Princípio de Huygens, 414
10. Reflexão de ondas, 415
11. Refração de ondas, 416
12. Difração de ondas, 420
13. Polarização de ondas, 420
Leitura — Eliminação de reflexos, 422
Leitura — Cinema em três dimensões, 422
Leitura — Fontes luminosas comuns e fontes laser, 423
Exercícios propostos de recapitulação, 423
A Física em nosso Mundo — O Sol: fonte de energia, 432
Atividade experimental — Observando fenômenos ondulatórios, 434

Capítulo 18 - Interferência de ondas, 435
1. Princípio da superposição, 435
2. Interferência em uma dimensão. Onda estacionária, 437
3. Interferência em duas dimensões, 440
4. Interferência de ondas luminosas, 444
4.1. A experiência de Young, 444
4.2. Interferência em lâminas delgadas, 446
4.3. Os anéis de Newton, 447
Leitura — O fenômeno da interferência da luz no dia-a-dia, 448
Exercícios propostos de recapitulação, 450
Atividade experimental — Produzindo ondas estacionárias, 455
História da Física — A evolução da Óptica e da Ondulatória, 456

Capítulo 19 - As ondas sonoras, 458
1. Ondas sonoras, 458
2. A velocidade do som, 460
3. Qualidades fisiológicas do som, 463
3.1. Altura, 463
Leitura — A escala musical, 464
3.2. Intensidade, 464
3.3. Timbre, 466
4. Propriedades das ondas sonoras, 467
4.1. Reflexão sonora. Reforço, reverberação e eco, 467
Leitura — O sonar, 469
4.2. Refração e difração sonora, 469
4.3. Interferência sonora, 469
Leitura — A tecnologia do silêncio, 470
5. Cordas vibrantes. Ressonância, 473
Leitura — Outros exemplos de ressonância, 474
6. Colunas de ar vibrante. Tubos sonoros, 477
7. Efeito Doppler, 481
Leitura — O efeito Doppler para a luz, 482
Leitura — A ultra-sonografia, 484
8. A barreira do som, 484
Exercícios propostos de recapitulação, 486
A Física em nosso Mundo — O som também polui, 498
Atividade experimental I — Telefone de barbante, 502
Atividade experimental II — Os copos cantantes, 503

Apêndice — O Sistema Internacional de Unidades, 504
Quadro geral de unidades, 506
Respostas, 507
Índice remissivo, 522
Lista de siglas, 529
Bibliografia, 532

Diponibilidade

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