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terça-feira, 27 de outubro de 2009

gabarito 2ª serie volume 3

GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
ISSO É BARULHO OU MÚSICA?
Roteiro 1 - Isso é barulho ou música? Página 4
Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar o conceito de som. A idéia é permitir que os conteúdos a sejam trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do próprio universo dos alunos.
A sugestão é instigá-los a pensar que existem distinções entre os sons; e que eles podem ser classificados com base em diferenciações.
Note que, na elaboração da tabela, há elementos que podem ser considerados “sons desagradáveis” para alguns, como o heavy metal, e “sons agradáveis” para os outros.
Toda essa discussão, que será esclarecida ao longo das aulas, deve ser iniciada agora.
Assim, caso ela não surja explicitamente, apresente-a para os alunos. O objetivo é levá-los a perceber que há uma diferença entre o processo físico do som e a sensação que ele
causa em nós. Como esta atividade envolve muitos elementos, e para categorizá-los é preciso relacionar muitas variáveis, muitas delas subjetivas, as classificações certamente não coincidirão.
VOCÊ APRENDEU? Página 6
O objetivo destas questões é nortear a discussão em sala de aula. O importante aqui é tentar extrair elementos com características menos subjetivas para classificar o som.
Comece então a “afinar” a turma. Assim, as categorias “Sons desagradáveis” e “Sons”.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3
agradáveis “podem se transformar em” Ruídos “e” Sons musicais “, na tentativa de diminuir a interferência da freqüência individual por determinado estilo sonoro”. Ainda que esta nova categorização possua características comuns, que podem ser classificadas sob um caráter subjetivo, podemos selecionar alguns sons e chamá-los de ruído: ronco, trovão, arranhão na lousa. Alguns elementos que podem ser identificados como características de ruído: não se repete no tempo, não tem ritmo nem harmonia. Para que o gosto pessoal não seja um critério novamente, devem se buscar as características físicas do som.
LIÇÃO DE CASA Página 6 1. Espera-se respostas do tipo: Som é uma onda mecânica longitudinal. O importante é o aluno perceber a relação direta entre a Física e o som.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 UMA ENTREVISTA MUSICAL PESQUISA DE CAMPO Página 6
O intuito neste momento é fazer uso do conteúdo trazido pelos alunos como ponto de partida para as discussões e para a introdução dos conceitos da Física Ondulatória. Assim, respostas sobre “Quais as partes essenciais de seu instrumento musical?” devem servir para que os alunos percebam a presença de elementos vibrantes e ressonantes em diferentes instrumentos. Da mesma forma, respostas para “Qual a diferença entre uma nota tocada nele e a mesma nota tocada em outro instrumento?” poderão ser usadas para tratar ressonância e timbre. Observe que os conceitos envolvidos nas respostas a essas perguntas serão construídos no decorrer do bimestre. Assim, neste momento, eles não deverão ser aprofundados. A idéia é aguçar a curiosidade, guiar o olhar do aluno para aspectos que antes, certamente, passavam despercebidos.
Leitura e Análise de Texto Página 7
1. É uma onda mecânica que se propaga por meio da vibração do meio em que atravessa.
2. Em qualquer instrumento musical é preciso que alguma coisa seja colocada para vibrar. No violão é a corda, na gaita é o ar e em um atabaque é a membrana que o cobre.
3. Se o som precisa de um meio elástico para se propagar, e na Lua não temos atmosfera, ou seja, ausência de meio, o som não pode se propagar, não podendo portanto ser ouvido.
Aprendendo a Aprender Página 8
Note que as três primeiras questões estão diretamente relacionadas com a formação de competências em leitura e na compreensão de gráficos. Sendo assim, é preciso trabalhá-las com cuidado, ensinando os alunos a efetuar essa leitura, visto que não se trata de algo óbvio para eles. Na questão 1, faça-os perceber que os espaçamentos dos
pontinhos representam regiões nas quais o ar se encontra ora mais rarefeito, ora mais comprimido. A questão 2 traz a representação gráfica do fenômeno físico que ocorre, relacionando a pressão do ar (eixo vertical) com a localização no espaço (eixo horizontal). Assim, a questão 3 sintetiza as duas anteriores, visto que relaciona a pressão positiva com as áreas comprimidas e a pressão negativa com as áreas rarefeitas.
VOCÊ APRENDEU? Página 9
O objetivo destas questões é sistematizar o conhecimento estudado nesta Situação de Aprendizagem. As questões 1 ,2 e 3 foram discutidas na seção Leitura e análise de texto e Aprendendo a Aprender.
4. Temos: 4) . = 0,5 m, f= 680 Hz. V = ..f = 0,5 x 680 = 340 m/s.
LIÇÃO DE CASA Página 10
1. a) O período é o tempo entre a produção subseqüente de duas ondas. Ele é inversamente proporcional à freqüência e dado pela equação: T f, onde T é o período e f é a freqüência. b) Na quarta oitava temos:
Dó 4: 261,63 Hz;
Dó 4 sustenido (ou Ré 4 bemol): 277,18 Hz;
Ré 4: 293,66 Hz;
Ré 4 sustenido (ou Mi 4 bemol): 311,13 Hz;
Mi 4: 329,63 Hz;
Fá 4: 349,23 Hz;
Fá 4 sustenido (ou Sol 4 bemol): 369,99 Hz;
Sol 4: 392 Hz;
Sol 4 sustenido (ou Lá 4 bemol): 415,3 Hz;
Lá 4: 440 Hz;
Lá 4 sustenido (ou Si 4 bemol): 466,16 Hz;
Si 4: 493.88 Hz.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 UMA AULA DO BARULHO Leitura e Análise de Texto Página 11
A questão 1 trabalha a competência de leitura e a utilização da linguagem gráfica.
Ressalte que cada representação traz aspectos diferentes do mesmo fenômeno. Assim, o que determina se uma é melhor que a outra são justamente os dados que elas fornecem. Por exemplo, para uma análise quantitativa, a representação em vermelho é mais adequada, pois podemos comparar a intensidade das amplitudes em cada posição da onda. Entretanto, para uma análise fenomenológica, a representação em azul é mais indicada, já que ela permite visualizar diretamente a compressão e rarefação do ar. Ou seja, as diferentes representações nos auxiliam na leitura e no entendimento daquilo que estudamos. Já na 2 questão, o objetivo é levar os alunos a perceberem que as ondas têm amplitudes iguais e frequências diferentes. Para a resposta da terceira questão, é preciso elaborar a hipótese de que as duas ondas se propagam no mesmo meio, ou seja, suas velocidades são iguais. Pode-se também retomar a fórmula e verificar que quanto maior o comprimento de onda, menor é a frequência. Como veremos, a intensidade de um som está ligada à sua amplitude, enquanto a altura está ligada à sua frequência: as questões 3 e 4 exploram essa diferença.
Leitura e Análise de Imagem Página 13
Como feito anteriormente, aprofunde a formalização dos conceitos apresentados por meio da análise das figuras apresentadas nessa seção. Para auxiliar a leitura gráfica, mostre aos alunos as representações dessas duas ondas e peça a eles que identifiquem semelhanças e diferenças. A idéia é fazer com que eles identifiquem que ambas têm a mesma frequência, mas possuem amplitudes diferentes. Por meio da análise da figura, eles devem concluir que amplitude maior significa compressão e descompressão maiores. Isso fica claro quando se compara as relações entre as representações em azul e em vermelho. Após esta análise inicial, peça a eles que indiquem qual desses sons é o mais intenso.
VOCÊ APRENDEU? Página 14
1. Som com alta frequência, ou seja, agudo. 2. Que som intenso. 3. a) Para uma mesma velocidade, quanto maior a frequência menor o comprimento de onda, portanto a onda I possui menor frequência e a II possui maior frequência. b) Primeira (I): comprimento de onda . 16 cm; amplitude . 6 cm. Segunda (II): comprimento de onda . 8 cm; amplitude . 4 cm. , 4. Som musical é uma onda com frequências bem definidas. Quando um objeto vibra de forma desordenada, ele produz um som que é a somatória de um número muito grande de frequências, ou seja, barulho (ruído).
LIÇÃO DE CASA Página 15
1. a) Comprimento de Onda . metro (m). Frequência . hertz (Hz) . Hz = s -1.
Velocidade de Propagação . m/s. Amplitude . m. Período . segundo (s).
b) Feminino: agudo . soprano, médio . meso-soprano, grave . contralto.
Masculino: agudo . tenor, médio . barítono, grave . baixo.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 FAZENDO UM SOM Página 15
Neste momento espera-se apenas que os alunos talvez se remetam ao timbre ou diferenças na forma do instrumento. Como trata-se de uma abertura do tratamento do conceito, não se precisa de tanto rigor neste primeiro momento. A idéia é fazer com que parem para refletir a respeito da variedade sonora produzida por diferentes instrumentos. Como veremos, o que nos permite fazer esta diferenciação é o timbre, que é uma espécie de assinatura de cada instrumento musical.
Leitura e Análise de Texto Página 18
1. Quanto maior a tensão, mais agudo o som fica. Isso ocorre pois a frequência é diretamente proporcional à raiz quadrada da tensão. 2. Ele pode usar o braço do instrumento, ou seja, diminuir o comprimento. Isso ocorre pois a frequência é inversamente proporcional ao comprimento. 3. Quanto mais fina a corda, mais agudo o som, já que a densidade será menor. Isso ocorre, pois a frequência é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade.
4. n equivale ao número de picos e vales que teremos na corda
VOCÊ APRENDEU? Página 22
1. Todos produzem o som a partir da vibração de um ou mais componentes do instrumento.
2. O conjunto de harmônicos que compõe a nota em cada instrumento é diferente, pois
depende de característica intrínsecas dos mesmos. Portanto o som será diferente, ou seja, a diferença está no timbre.
3. É uma espécie de assinatura do instrumento, cada instrumento possui características individuais, que no som se refletem no timbre. Mesmo entre dois violinos é possível perceber a diferença. Até hoje os violinos Stradivarius são considerados incomparáveis, justamente pela qualidade do som que emitem.
4. O corpo é utilizado como uma caixa de ressonância, permitindo assim amplificar o som.
5. Tudo que existe vibra, mesmo que aparentemente estejam imóveis. Assim pedras, prédio, planetas, seu próprio corpo e átomos, por exemplo, possuem uma ou mais frequências naturais de vibração. Agora, quando um objeto qualquer é "excitado" em uma de suas frequências naturais ocorre um fenômeno chamado ressonância.
6. Quando tocamos a corda de um violão, vemos essa corda vibrar, essa onda que vibra num mesmo lugar sem se propagar no espaço é chamada de onda estacionária. É importante perceber que ondas estacionárias têm o seu ponto de maior vibração (ventre), sempre no mesmo lugar já que a onda não se propaga. O mesmo vale para os pontos que não oscilam (nodos).
7. Entre todas as formas imagináveis de ondas estacionária, só aquelas cujos nodos se formem nas extremidades podem perdurar no tempo e são chamadas de harmônicos ou frequências naturais de vibração do sistema. Nos instrumentos de corda, podemos pensar que numa mesma corda os vários harmônicos possíveis possuem a mesma velocidade de propagação. Além disso, os vários harmônicos possuem sempre frequências múltiplas do primeiro harmônico (também chamado de harmônico Vfundamental). Como V = ..f, o harmônico fundamental tem frequência f1 = 2L (onde L é o comprimento da corda; observe a 1ªfigura da página 19 do Caderno
Generalizando, para qualquer outro harmônico n, temos fn= n. 2V T(observe os outros harmônicos na figura da página 19). Por fim, como v . . n temos que fn . 2L .T .
LIÇÃO DE CASA Página 23
1. Tubo Aberto . A equação é a mesma da corda do violão .n . n , entretanto, 2L diferente do violão que nas extremidades estão os nós, no tubo aberto nas extremidades, estão os ventres.
Tubo Fechado . Na extremidade aberta há um ventre e na fechada há um nó. Outro fator interessante é que tubos fechados apenas produzem harmônicos ímpares. A equação para os harmônicos também é a mesma, entretanto, devemos lembrar de substituir n apenas por números ímpares.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 UMA ENTREVISTA DO BARULHO VOCÊ APRENDEU? Página 26
1. Pergunta pessoal, que depende do uso feito por cada aluno, entretanto o uso de fone entre jovens, na maioria dos casos, pode ser considerado prejudicial à saúde devido ao uso prolongado de sons com intensidades acima do aceitável.
LIÇÃO DE CASA Página 26
1. a) O nível sonoro em decibéis é expresso por S = k log (I / I0), onde é comum utilizar os valore de k = 10 e I0 = 10– 12 N/m2. b) Britadeira, avião a jato decolando a 100 metros de distância, etc. Qualquer som muito intenso e exposição frequente é prejudicial à audição humana.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6 VENDO O MUNDO Roteiro 6 – Vendo o Mundo Página 27
Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar conceitos relacionados com a luz e suas propriedades. A idéia é permitir que os conteúdos a sejam trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do próprio universo dos alunos. Sugerimos quatro grandes categorias: a) Produtores ou fontes de luz; b) Refletores (que devolvem luz); c) Refratores (que deixam passar a luz); e d) Absorvedores (que transformam energia luminosa em outras formas de energia).
PRODUTORES OU REFLETORES REFRATORES ABSORVEDORES FONTES DE LUZ
Lâmpada Espelho Lente Filme fotográfico Sol Lua Atmosfera Objetos escuros Fogo Objetos Vidro Plantas
Flash Tela de cinema Água Atmosfera Vela Vidro Óculos
É possível estabelecer outras formas de classificação. As categorias aqui sugeridas permitem uma investigação fenomenológica dos processos que as nomeiam, possibilitando o entendimento de diferentes instrumentos ópticos e fenômenos que envolvem a luz. A categoria “Produtores ou fontes de luz”, por exemplo, permite iniciar a discussão sobre o processo de visão, trabalhando a idéia de que nossos olhos são sensíveis à luz, assim como nossas orelhas são sensíveis ao som.
VOCÊ APRENDEU? Página 28
1. O olho é um sistema sensível à luz proveniente de objetos, luminosos ou iluminados.
Ou seja, caso não haja nenhuma fonte emitindo luz, não há nada que nossos olhos possam captar.
2. Leucipo de Mileto acreditava que a visão só era possível, pois os objetos presentes no mundo emitiam pequenas partículas, chamadas de eidola, que chegavam até aos nossos olhos. Assim, um gato, por exemplo, emanava de sua superfície estas partículas, capazes de levar informações sobre a forma e a cor do animal.
LIÇÃO DE CASA Página 29
Esta lição de casa é uma oportunidade para diante dos resultados das pesquisas dos alunos, comentarem os diversos fenômenos ondulatórios, bem como suas aplicações e recorrências cotidianas. Assim, é possível complementar os dois temas desse Caderno, além de fazer uma excelente conexão entre o estudo da luz e das ondas.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 A CÂMARA ESCURA Roteiro 7 – A câmara escura Página 29
Neste roteiro o objetivo das questões é orientar para as relações de proporcionalidade Oi descritas em .
. Bem como uma melhor compreensão do funcionamento dos do di olhos e máquinas fotográficas.
Aprendendo a Aprender Página 31
1. Da mesma forma que na máquina, nossos olhos também possuem três componentes essenciais: um orifício que regula a quantidade de luz que entra, uma lente para a formação de uma imagem nítida e um elemento sensível à luz, capaz de fazer o registro químico de uma imagem.
2. Essa demonstração pode também ser feita em sala de aula, para tornar mais claro aos alunos a sua compreensão.
oi 9 o .3. i = 9 cm, do = 4 m e di = 12 cm, como . .. o = 3 m. do di 4 12 Aqui é importante observar as unidades com os alunos durante a correção.
LIÇÃO DE CASA Página 34
Esta lição de casa pode servir para discutir melhor o funcionamento da visão. Essas explicações podem ser feitas pelos próprios alunos. Caso sejam divididos em grupos para a confecção do cartaz, os alunos podem apresentar para a classe aquilo que aprenderam.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 REFLETINDO ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Página 35
Construindo e analisando imagens formadas em espelhos esféricos. Nesta etapa é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentes paralelos ao eixo principal do espelho, no foco, no centro de curvatura e no vértice, bem como o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, é que, você, professor, faça a demonstração na lousa, ou por meio de alguma animação com data-show, ou mesmo com algum programa utilizando os computadores do Acessa Escola. É fundamental fazer esta construção junto com os alunos. É possível, com o auxílio do livro didático, pedir aos alunos para que resolvam alguns exercícios que envolvam a construção de imagens.
VOCÊ APRENDEU? Página 39
1. Porque ao serem vista pelo espelho retrovisor do motorista da frente, ele vê a imagem invertida em seu espelho formando a palavra, AMBULÂNCIA não invertida, e pode dar passagem para ela. 2. Espelho é um objeto cuja uma de suas superfícies reflete, de maneira regular, quase a totalidade dos raios de luz que incide sobre ela. 3. Se o ângulo de 30º for em relação à superfície do espelho, pode-se imaginar que a reflexão irá ocorrer com o mesmo ângulo de 30º. Vale ressaltar que os ângulos de incidência e reflexão são definidos entre os raios de luz e a reta normal que incidem no espelho. 4. Espelhos planos refletem imagens do mesmo tamanho do objeto. Se o espelho estiver posicionado convenientemente e tiver, ao menos, o comprimento mínimo, a imagem do homem terá o mesmo tamanho dele, 1.80 m.
À distância da imagem até o espelho também será a mesma do homem até o espelho, 15 metros.
LIÇÃO DE CASA Página 39 111 oi 1. .. m e A .. onde A é o aumento e f é o foco. fdd dd oi oi
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 9 REFRATANDO Leitura e Análise de Texto Página 42
1. Sempre que ocorre a diminuição da velocidade da luz ao mudar de meio, ocorre à diminuição do desvio sofrido por ela. Já com o aumento da velocidade da luz, ao passar de um meio para outro, o desvio aumenta também.
2. Se a luz incide diretamente sobre a reta normal, ou seja, perpendicular à superfície, não ocorrerá desvio já que a luz entra sem desvio. Entretanto a velocidade continuará sendo alterada, o que caracteriza a refração.
Construindo e analisando imagens formadas pelas lentes Página 47
Nesta etapa é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentes e refletidos no espelho: paralelo ao eixo principal do espelho, no foco, no centro de curvatura e no vértice, bem como o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, é que o professor faça a demonstração na lousa, ou por meio de alguma animação com data-show, ou mesmo com algum programa utilizando os computadores do Acessa Escola. É fundamental fazer esta construção junto com os alunos. É possível depois, com o auxílio do livro didático, pedir aos alunos que resolvam alguns exercícios que envolvam a construção de imagens.
VOCÊ APRENDEU? Página 48
1. É o fenômeno no qual a velocidade de uma onda (luz ou som, por exemplo) ao mudar de meio sofre alteração em sua velocidade. 2. Se a luz incidir perpendicularmente à superfície não ocorre desvio. 3. No caso da miopia usamos a lente divergente, já que neste defeito de visão a imagem se forma antes da retina, e, portanto é necessário divergir os raios de luz. 4. No caso da hipermetropia usamos a lente convergente, já que neste defeito de visão a imagem se forma depois da retina, e, portanto, é necessário aproximá-la do foco, ou seja, convergir os raios de luz.
LIÇÃO DE CASA Página 48 1. 1 1 1 e oi , onde A é o aumento.
.. A .. fdd dd oi oi 2. Verificar se os alunos entenderam a diferença de funcionamento de cada um desses objetos.

gabarito 3ª serie volume 2

GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 2
1 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 1ª Parte Página 3
1. Não, pois a agulha se orienta segundo os polos do ímã.
2. Resposta pessoal, mas se espera que o estudante responda sim a partir de suas observações e que sua previsão esteja bem próxima daquilo que será verificado.
2ª Parte Página 5
1. A direção da agulha da bússola está sempre tangente às curvas formadas pelas linhas, visualizadas com a limalha de ferro.
2. Sim, pois a agulha sempre terá a direção tangente as linhas de campo.
3. Sim, por meio da orientação da bússola. Ela aponta sempre para o polo sul magnético (norte geográfico).
4. Resposta pessoal, mas espera-se que o aluno responda que sim, através das linhas de campo utilizando limalhas de ferro ou outro material ferromagnético.
VOCÊ APRENDEU? Página 6
1. Não, podemos representar por meio do vetor campo magnético, pontilhamento e sombreamento relacionando com a intensidade do campo magnético. Professor, represente em forma de figuras as outras alternativas de representação do
campo magnético.
2. Sim! A Terra tem o comportamento análogo ao ímã, o que faz a bússola apontar para o norte geográfico.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 CONHECENDO AS LINHAS DECAMPO DO ÍMÃ 2
Aqui é importante que possa ser mostrado novamente as linhas de campo magnético da Terra.
3. Indica o sentido do campo magnético no ponto em questão ou o sentido das linhas decampo magnético, indicando os polos sul e norte magnético.
LIÇÃO DE CASA Página 7
1. Não! Os polos magnéticos ainda não foram encontrados separadamente. Professor, enfatize que, mesmo em escala microscópica, não há somente um pólo magnético.
2. Sim, pois as extremidades onde ocorreu a quebra se tornaram polos opostos, que se atraem. Professor, para que o aluno possa visualizar da melhor forma possível, procure fazer as representações dessas situações (figuras).
3. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante diga que não, pois neste caso as linhas de campo são espaciais (tridimensionais) e no caso do experimento realizado na sala, as linhas foram visualizadas no plano da folha, ou seja, são bidimensionais.
4. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante possa relacionar a indicação da agulha da bússola com o campo magnético da Terra e os polos geográficos.
5. Sim, pois os polos magnéticos nunca (até o presente momento) foram detectados separadamente.
Novamente nesta questão enfatize a não existência de monopolos magnéticos até mesmo na escala microscópica.
6. Sim, pois a bússola é sensível a campos magnéticos. É interessante que esta questão possa ser discutida conjuntamente com a construção da bússola. S N S N N S
3 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 2ª Parte Página 13
Não, pois a passagem da corrente elétrica no fio cria um campo magnético que influencia a bússola.
Analisando os resultados do experimento Página 14
1. Resposta pessoal, mas nesta questão o estudante deve perceber que há uma relação entre a passagem da corrente elétrica e o campo magnético, ou seja, a passagem da corrente elétrica por um fio gera um campo magnético que é detectado pela agulha da bússola.
2. Um aumento na corrente elétrica leva a um aumento na intensidade do campo magnético, logo exercerá maior efeito sobre a bússola.
3. Quanto mais distante do fio, menor será a interação entre o campo magnético gerado pela corrente; a bússola tenderá a indicar a orientação do campo magnético da Terra.
4. Não, pois a intensidade do campo magnético depende também da distância do ponto ao fio em que há passagem da corrente elétrica.
5. Intensidade da corrente elétrica, distância do fio ao ponto e o meio no qual o campo magnético está imerso.
Verificação entre fenômenos elétricos e magnéticos Página 15
1. Ação a distância e interação que podem resultar em atração e repulsão.
Professor, procure relacionar com a tabela no início da situação de aprendizagem, discutindo cada item.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 CAMPO MAGNÉTICO DE UMA CORRENTE ELÉTRICA 4
2. Não, isso ficará mais claro com a discussão da tabela (conforme indicação na questão anterior).
VOCÊ APRENDEU?Página 16
2. A intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica e pode ser calculada, neste caso, por: B  0 i 2d Professor, explore os termos da equação destacando a dependência de B com o meio
(), a corrente (i) e a distância (d).
LIÇÃO DE CASA Página 17
2. Como a intensidade do campo B é diretamente proporcional à intensidade da corrente, o campo B terá o dobro da intensidade quando dobrar a corrente elétrica.
3. Gauss (G) e Tesla (T) 1 G = 10 -4 T.
4. Um fio percorrido por uma corrente elétrica “cria” em torno de si um campo magnético, cujo sentido depende do sentido da corrente. Professor, nesta questão relembre a regra da mão direita para mostrar a relação entre
o sentido da corrente e o sentido do campo magnético.
5. Resposta pessoal, espera-se que nesta questão o estudante possa concordar com a
afirmativa, recordando da Lei de Ampère.
6.ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Página 20
Questões 1 e 2.Respostas com base nas observações dos alunos, mas espera-se que o aluno perceba que a direção da agulha da bússola oscila em torno do ponto de equilíbrio.
Imã e a bobina Página 20
3. O movimento relativo entre o ímã e a bobina gera uma corrente induzida que na outra bobina gera um campo B que desvia a agulha da bússola.
4. A deflexão da agulha será maior, pois a corrente induzida depende da velocidade do movimento.
5. Sim! A variação do fluxo do campo magnético que passa por uma bobina fechada cria uma corrente induzida na bobina.Dependendo das intensidade da corrente ela poderá acender uma pequena lâmpada. Professor, explore aqui a Lei de Faraday e a Lei de Lenz para que possa ficar clara a relação entre o campo magnético e a corrente elétrica.
LIÇÃO DE CASAPágina 21
1. O carrinho ao se aproximar faz com que o fluxo do campo magnético que passa pela bobina aumente, induzindo um campo que é contrário a essa variação, ou seja, o campo magnético induzido é da direita para a esquerda, induzindo uma corrente no
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 GERANDO ELETRICIDADE COM UM ÍMÃ 7
sentido anti-horário (regra da mão direita), para quem olha a bobina na perspectiva do carrinho. Ao se afastar (depois de ter passado pela bobina) o fluxo do campo magnético do ímã que passa pela bobina diminui, o que induz um campo magnético na bobina contrário a essa variação (campo magnético induzido da direita para esquerda), induzindo uma corrente no sentido anti-horário.
2. A oposição a uma aproximação se dá por meio de uma repulsão, o que leva a uma polaridade induzida no centro da espira com o norte para cima, indicado pelo polegar da mão direita. Com isso, o sentido da corrente induzida é o horário para quem olha de cima.
8 Construindo um motor elétrico Página 24
1. Porque há necessidade do campo magnético para que se tenha o movimento do motor, pois o campo magnético do mesmo interage com o campo gerado na espira.
2. A resposta depende da observação do estudante. Mas espera-se que o estudante observe que haverá uma inversão do movimento da bobina (motor).
3. A espira terá seu movimento invertido.
4. A bobina não gira, permanecendo oscilando em relação a seu ponto de equilíbrio, devido à inversão da força magnética que atua na bobina. 5. Bobina, fonte e ímã (campo magnético). Lei de Faraday e lei de Lenz.
VOCÊ APRENDEU?Página 25
1. O campo magnético é importante para que ocorra interação magnética (F = B.i.l.sen). (autor deve conferir). Professor, explore as duas equações da força magnética (F = qvBsen).
2. Campo magnético, corrente elétrica, tensão e resistência da bobina. Essa questão poderá ser explorada quando estiver sendo feita a investigação sobre o funcionamento do motor, para que os alunos possam perceber melhor a relação das
grandezas. 3. O número de espiras da bobina está relacionado diretamente à força magnética. Quanto maior o número de espiras maior será a velocidade. Contudo, o aumento do número de espiras aumenta a inércia da bobina.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 CONSTRUINDO UM MOTOR ELÉTRICO GABARITO 9 LIÇÃO DE CASA Página 26
1. O campo magnético tem o sentido de norte para o sul; a corrente convencional vai do polo positivo para o negativo; a força magnética aponta para cima (aplicar a regra da mão direita)
2. Resposta pessoal, mas é provável que o estudante encontre uma bobina, um ímã como no motor construído na classe.
3. Sim! Nesse caso aplica-se a Lei de Ampère. O campo magnético é importante para que ocorra interação magnética (F = B.i.l.sen). (autor deve conferir)
10 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 1ª Parte Página 28
1. Espera-se que o estudante observe uma deflexão da agulha.
2. A partir das observações, espera-se que o estudante continue observando a deflexão da agulha da bússola.
3. Espera-se que os estudantes percebam que há um ímã. Caso ele não perceba, aproxime a bússola de um ímã qualquer e depois repita o procedimento com o dínamo, mostrando que o comportamento é análogo.
2ª Parte Página 30
1. O led vai acender. Devido ao movimento relativo entre o ímã e a bobina, uma corrente induzida será criada, fazendo com que o led acenda. 2. Levará a uma deflexão da agulha. O eixo tem o mesmo comportamento de um ímã.
3. Bobinas, ímãs, eixo (considere as observações dos estudantes).
4. Ambos possuem bobinas e ímãs. Tendo um comportamento inverso. O dínamo transforma energia elétrica a partir do movimento (energia cinética). Já o motor transforma movimento a partir da energia elétrica.
5. O dínamo transforma outras formas de energia em energia elétrica e o motor transforma energia elétrica em outras formas de energia, principalmente em cinética. 6. A Lei de Faraday e a de Lenz descrevem este fenômeno.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 ENTENDENDO OS GERADORES ELÉTRICOS 11 LIÇÃO DE CASA Página 31
1. Resposta pessoal, mas o estudante poderá citar dínamo, pilhas, baterias e até mesmo usinas de produção de energia elétrica. 2. Não, alguns geradores possuem eletroímã, que são criados a partir da passagem da corrente elétrica em um condutor. Essa corrente é produzida a partir de uma fonte de energia externa.
3. Não, o gerador transforma energia cinética em elétrica. 4. Bobina, eixo e ímã.
12 PESQUISA INDIVIDUAL Página 33
1. Para armazenar energia potencial gravitacional que será transformada em energia cinética.
2. Na maioria das usinas utiliza-se eletroímãs. Normalmente, não se usa ímãs naturais por causa da grande intensidade do campo magnético requerido para este fim. 3. Resposta pessoal, mas o estudante pode apontar como uma usina que, depois de construída, não polui e não produz resíduos. 4. Resposta pessoal, contudo devem ser apresentadas as formas como usina nuclear, eólica, termoelétrica, solar, usinas que aproveitam as energias das marés e das ondas. 5. Energia potencial gravitacional que é armazenada na massa de água com a barragem. Na queda essa energia se transforma em energia cinética (movimento) que é convertida em energia elétrica no gerador.
LIÇÃO DE CASA Página 34
1. Resposta pessoal, mas o estudante poderá indicar : • produção de rejeitos radiativos ; • risco de vazamento de radiação;• risco do transporte do material radiativo; • alto custo de construção da planta industrial;
• possibilidade de ocorrência de acidente com sérios danos ambientais.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6 COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DAS USINAS ELÉTRICAS 13
2. I = P/A; E = P.t
1000 (W/m2) = 625 (W)/A 150 (kWh) = P. 240(h)
A = 625/1000 P = 150/240
A = 0,625 m2 P = 0,625 kW
Professor, destaque as unidades de medida para que não ocorra erros nos cálculos.
3. P = 0,6 AV3
8100 = 0,6.4.V3
V3 = 8100/2,4 = 3375
V3 = 15 m/s
PESQUISA INDIVIDUAL Página 35
1. Resposta pessoal. Depende das pesquisas de cada estudante.
14 PESQUISA EM GRUPO Página 37
1. Resposta pessoal, mas o estudante pode destacar cabos de transmissão, postes, transformadores, usinas, subestações.
2. Resposta pessoal, mas ele poderá dizer que os cabos servem para a transmissão da energia, os transformadores para elevar ( ou abaixar) a tensão da rede, as usinas para produzir (transformar) energia.
3. Não, ela sofre mudanças para que possam ser minimizadas as perdas. Devido ao efeito Joule ( aquecimento dos cabos) ao longo do transporte. 4. Modificar a tensão e a corrente transmitida na rede.
Caminho da energia até a escola Página 38
1 a 4 resposta pessoal, pois depende das pesquisas dos estudantes.
VOCÊ APRENDEU? Página 39
1. Para que a perda de energia devido ao efeito Joule seja a menor possível. Se for necessário, rediscuta a necessidade da alta tensão para a transmissão com menor perda, como foi feito no início.
2. P = V.i P = R.i2
100. 106 = 2. 106. I P = 103. 502
i = 50 A P = 2,5. 106 W
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 COMPREENDENDO UMA REDE DE TRANSMISSÃO 15
P = 2,5 MW
3. P = V.i P = R.i2
100. 106 = 106. I P = 103. 1002
i = 100 A P = 107 W
P = 10MW ( ou seja, a perda fica dez vezes maior)
LIÇÃO DE CASA Página 40
1. N1/V1 = N2/V2 100/120 = 300/ V2 -------V2 = 360 V
É importante que aqui possa ser feita a discussão do princípio de funcionamento do transformador, caso ainda não tenha sido feita. 2. N1/V1 = N2/V2 , ou seja, a tensão é diretamente proporcional ao numero de espiras.
3. A tensão e a corrente podem ser facilmente modificadas.
4. Resposta pessoal, mas pode-se definir como sendo um equipamento que modifica a corrente e a tensão elétrica sem perda apreciável de energia.
5. Não, o transformador eleva ou abaixa a tensão. A energia elétrica não muda (no casodo transformador ideal).
Destaque esse aspecto do transformador, discutindo a conservação de energia.
6. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante possa ter percebido a importância dos transformadores para aumentar a tensão de transmissão, diminuindo a perda de energia.
16 PESQUISA INDIVIDUAL Página 42
1. Rio de Janeiro, em 1879 2. Diamanta, em 1883.
3. Ilha Solteira, 1978; Itaipu, maio de 1984 (sua construção se deu durante a década de
1970); Tucuruí, novembro de 1984.
4. Usina Hidrelétrica de Itaipu – Rio Paraná (divisa do Brasil – PR – com o Paraguai)
14.000 MW;
Usina Hidrelétrica de Tucuruí – Rio Tocantins (PA) – 8.370 MW;
Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira – Rio Paraná (PR) – 3.444 MW;
Usina Hidrelétrica de Jirau – Rio Madeira (RO) – 3.300 MW;
Usina Hidrelétrica de Xingó – Rio São Francisco (AL/SE) – 3.162 MW;
Usina Hidrelétrica de Santo Antônio – Rio Madeira (RO) – 3.150 MW;
Usina Hidrelétrica de Paulo Afonso IV – Rio São Francisco (BA) – 2.462 MW;
Usina Hidrelétrica de Itumbiara – Rio Paranaíba (GO/MG) – 2.082 MW;
Usina Hidrelétrica de São Simão – Rio Paranaíba (GO/MG) – 1.710 MW;
Usina Hidrelétrica de Foz do Areia – Rio Iguaçu (PR) – 1676 MW;
5. Há diversas usinas no Estado de São Paulo. Alguns exemplos são:
No rio Paraná; Ilha Solteira; Posto Primavera; Japirá; No Rio Tiete: Três Irmãos; No
Rio Paraíba do Sul: Paraibuna e Jaguari. Professor, é importante destacar a localização, mostrando que as principais usinas
estão localizadas nas maiores bacias hidrográficas e rios nacionais
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 ENERGIA ELÉTRICA E USO SOCIAL 17Energia elétrica e uso social Página 43
1. 24%. A fonte energética de maior participação na matriz de oferta de energia é de origem hídrica. Calculando-se, a partir dos dados da tabela da página 43, conclui-se que sua participação na matriz energética é de 24%. O Brasil é um país com muitos rios e com um relevo com características que propiciam a exploração deste recurso, por essa razão temos em nosso país diversas usinas hidrelétricas.
2. Resposta pessoal, mas o estudante pode responder indicando um aumento da tecnologia na produção de energia, como o caso das usinas eólicas, termoelétricas. Por outro lado a diminuição pode ser devido aos impactos ambientais.
3. Sim! Esse aumento foi de 17.651 GWh
4. Sim, pois nos gráficos todo consumo de bens provenientes da indústria, como alimentação, está incluído nesse setor.
5. Não, pois não mostra as origens da energia residencial.
6. Na indústria – 2,3%
7. Os gráficos mostram que com o maior consumo de energia (TEP) há uma diminuição da mortalidade infantil, do analfabetismo e um aumento da expectativa de vida. 8. A resposta depende da pesquisa dos estudantes.
LIÇÃO DE CASA Página 46
1. As hidrelétricas exercem grande impacto no meio ambiente, principalmente relacionado a área alagada pela barragem.
Professor, é importante discutir também a questão da emissão de Metano (CH4) pela decomposição das plantas que estão imersas nas barragens.
2. Não necessariamente. Os maiores valores de IDH se encontram entre 4 e 5 TEP.
3. Resposta pessoal. É importante mostrar que há fortes evidências que indicam que um maior consumo de energia pode aumentar o IDH de um país ou de uma determinada região.

gabarito volume 3 3ª seire

GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
1
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
OBJETOS QUE COMPÕEM O NOSSO MUNDO: SEMELHANÇAS E
DIFERENÇAS
Problematizando e classificando
Página 4
As respostas e orientações relativas a todas as perguntas propostas nos roteiros de
atividades são apresentadas no Caderno do Professor. Novas respostas serão inseridas
no caso de existirem novas questões ou questões modificadas!
Leitura e Análise de Texto
Página 5
1. Vimos que, se o núcleo de um átomo de hidrogênio fosse do tamanho da cabeça de
um alfinete (1 mm), então o elétron estaria, aproximadamente, a uns 70 metros de
distância. Assim, podemos escrever a seguinte relação de proporção:
distância do vizinho
tamanho da casa
m
x m 

70
1 10 3
.
Então, sabendo o tamanho da casa (“núcleo do átomo de hidrogênio”), pode-se obter
a distância do vizinho (“o elétron”).
VOCÊ APRENDEU?
Página 7
1. A transparência e opacidade são características que dependem da organização
espacial dos átomos que compõem os materiais.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
2
2. A classificação se vincula com informações comuns a todos os átomos de um
determinado material, por exemplo, número de elétrons, número de prótons e de
nêutrons, etc.
3. O estado físico de um corpo está associado com o potencial de ligação entre seus
átomos e moléculas. Usando a água como exemplo, tem-se que no estado sólido
(gelo), o potencial de ligação é representado como se as moléculas fossem ligadas
por uma mola: elas podem vibrar em conjunto, cada qual em uma posição de
equilíbrio. No estado líquido, esse potencial é mais fraco, mas ainda suficiente para
manter as moléculas ligadas umas às outras, a maior liberdade de movimentação
explica a fluidez da água. No estado gasoso (vapor), o potencial de ligação entre as
moléculas pode ser considerado nulo e por isso uma molécula pode se movimentar
de forma independente da outra.
4. Basta lembrar que uma cabeça de alfinete tem 1mm = 10-3m e que na espessura de
uma folha de papel A4 (75 g/cm3), há, aproximadamente, 1.000.000 de átomos.
Logo, se um átomo fosse do tamanho de uma cabeça de alfinete, a espessura da folha
de papel teria: 1.000.000x103m  1.000m  1km .
LIÇÃO DE CASA
Página 7
1. O quanto um determinado objeto conduz bem o calor depende das ligações em sua
estrutura atômica ou molecular. A condução de calor ocorre por meio de colisões
atômicas e eletrônicas.
Os metais possuem os elétrons externos mais “fracamente” ligados, que são livres
para transportar energia por meio de colisões através do metal. Por essa razão eles
são excelentes condutores de calor e de eletricidade. Lã, madeira, papel, cortiça e
isopor, por outro lado, são maus condutores de calor. Os elétrons mais externos dos
átomos desses materiais estão firmemente ligados. Os maus condutores são
denominados isolantes.
2. Aqui, basta calcular a massa de uma colherzinha de café e usar o valor da densidade
de uma barra de ferro (7,86 g/cm3) para obter o seu volume. Sabendo que em um
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
3
volume de V= 1,183 x 10–29m3 existe um átomo de ferro, o número de átomos de
ferro presentes na colherzinha será obtido dividindo-se o volume da colher por
1,183 x 10–29m3.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
4
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
COMO PODEMOS “VER” UM ÁTOMO?
VOCÊ APRENDEU?
Página 12
1. No modelo atômico de Rutherford, o átomo não é maciço, mas formado por uma
região central, denominada núcleo, muito pequeno em relação ao diâmetro atômico.
Esse núcleo concentra praticamente toda a massa do átomo e é dotado de carga
elétrica positiva, onde estão os prótons. Na região ao redor do núcleo, denominada de
eletrosfera, estão girando em órbitas circulares os elétrons (partículas muito mais
leves que os prótons), neutralizando a carga nuclear.
2. Porque o núcleo é muito menor que o átomo. Existem “grandes vazios” entre os
núcleos dos átomos que constituem a folha, assim, na experiência de Rutherford, a
maioria das partículas atravessa a folha sem sofrer desvio.
LIÇÃO DE CASA
Página 12
1. A ideia é pesquisar os modelos de Dalton, Thomsom e Rutherford, destacando suas
principais diferenças e o que cada um propõe em relação às cargas elétricas.
2. As partículas alfas possuem carga elétrica positiva, assim, quando elas passam perto
do núcleo (que também tem carga positiva) sofrem repulsão elétrica, o que causa
desvio de trajetória.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
5
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
DADOS QUÂNTICOS
Leitura e Análise de Texto
Página 14
• Basta utilizar a expressão dos níveis de energia do hidrogênio 2
13,60
n
E eV n  
NIVEL 1: eV E eV 13,60
1
13,60
1 2     ;
NIVEL 2: eV E eV 6,8
2
13,60
2 2     ;
NIVEL 3: eV E eV 4,53
3
13,60
3 2     ;
NIVEL 4: eV E eV 3,4
4
13,60
4 2     ;
NIVEL 5: eV E eV 2,72
5
13,60
5 2     .
VOCÊ APRENDEU?
Página 17
1. O problema era que, segundo a eletrodinâmica clássica, toda partícula carregada em
movimento deveria emitir energia. Desta forma, o elétron do modelo atômico,
proposto por Rutherford, deveria ir perdendo energia, diminuindo sua velocidade e
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
6
indo em direção ao núcleo, em um movimento espiralado. No entanto, isso não
acontecia.
2. Porque as quantidades de energias absorvidas e emitidas por um átomo, de acordo
com o modelo de Bohr, são bem determinadas, específicas e “quantizadas”.
3. É necessário que o elétron absorva determinada quantidade de energia, cujo valor
deve corresponder exatamente à diferença de energia entre o nível mais energético e
o menos energético.
LIÇÃO DE CASA
Página 17
1.
a) Ao realizar esse “salto”, o elétron emitiu energia. Para calcular o valor dessa
energia, basta utilizar os valores obtidos anteriormente:
E E E 4,53eV ( 13,60eV) 9,07eV 3 1        .
b) Sabendo que 1eV  1,6x1019 J , temos que 9,07eV  1,45x1018 J . Lembrando
que E  h  f , onde h  6,626 1034 J  s (constante de Planck) e f é a frequência do
fóton, tem-se: 15 1
34
18
2,18 10
6,626 10
1,45 10 


  
 

 s
J s
f J ( ou Hz).
2. A ideia é utilizar a simulação como objeto de aprendizagem virtual.
3. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica
atingida por radiação eletromagnética. Nos metais, os elétrons mais externos (os que
absorvem a energia da radiação eletromagnética) estão ligados de maneira mais
“fraca”, ou seja, facilitando a ocorrência do efeito fotoelétrico. Logo, o efeito
fotoelétrico acontece, preferencialmente, em superfícies metálicas.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
7
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
IDENTIFICANDO OS ELEMENTOS QUÍMICOS DOS MATERIAIS
Leitura e Análise de Texto
Página 19
1. A importância se deve à possibilidade de se determinar a composição material do Sol
e das estrelas fixas com o mesmo grau de certeza com que podemos constatar com
nossos reagentes a presença de óxido de enxofre e cloro. Por esse método (análise
das linhas escuras de um espectro) também é possível determinar a composição da
matéria terrestre, distinguindo as partes componentes, com a mesma facilidade com
que se distingue a matéria contida no Sol.
2. Pela possibilidade de determinar um grande número de substâncias em uma amostra,
através da mera observação (análise do espectro).
Leitura e Análise de Texto
Página 20
1. Chama-se “espectro” a faixa de comprimentos de onda de uma determinada radiação.
A luz visível, por exemplo, possui um espectro que vai do vermelho (656 109m) até
o violeta (410 109m) .
2. Com o uso dos espectros, é possível saber precisamente a composição de um corpo
por meio da análise espectral de sua radiação. Assim, é possível estudar a
composição de objetos distantes e “inacessíveis”, como o sol.
3. Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, o gás frio
causa a presença de linhas escuras (absorção). O número e a posição destas linhas
(espectro de absorção) dependem dos elementos químicos presentes no gás.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
8
LIÇÃO DE CASA
Página 21
1. Oxigênio e Carbono.
2. No espectro de emissão, um gás transparente produz um espectro de linhas brilhantes
(de emissão). Já no espectro de absorção, se um espectro contínuo passar por um gás
à temperatura mais baixa, o gás frio causa a presença de linhas escuras (absorção).
As figuras no texto “Leis de Kirchhoff” ilustram os dois processos.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
9
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
UM EQUIPAMENTO ASTRONÔMICO
Leitura e Análise de Texto
Página 24
1. Podemos obter o espectro da luz visível fazendo a luz do sol ou de uma lâmpada
comum (de filamento incandescente) passar através de um prisma, assim ela será
decomposta em várias cores. A essas cores (popularmente conhecidas como arcoíris),
damos o nome de espectro da luz visível.
2. Se fizermos a luz proveniente de uma lâmpada de gás atravessar um prisma, não
obteremos um espectro completo. Apenas algumas linhas estarão presentes,
correspondendo somente a algumas frequências das ondas de luz visível. Essas linhas
formam o espectro de linhas ou espectro atômico. Logo, espectros de linhas e
espectros atômicos representam a mesma coisa.
LIÇÃO DE CASA
Página 26
1. A cor de uma lâmpada depende do tipo gás que se encontra no seu interior. A luz
apresentará cor característica para cada elemento químico.
2. Um espectroscópio é um aparelho que serve para estudar a luz proveniente de vários
objetos.
3. De acordo com o modelo de Bohr, os elétrons, ao serem excitados por uma fonte
externa de energia, saltam para um nível de energia maior e, ao retornarem aos níveis
de menor energia, liberam energia na forma de luz (fótons). Utilizando uma chapa
fotográfica, podemos registrar o espectro dessa luz. Como houve emissão de energia
pelo átomo, esse espectro recebe o nome de espectro de emissão.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
10
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
ASTRÔNOMO AMADOR
Leitura e Análise de Texto
Página 28
A frequência do fóton emitido será:
eV eV f Hz
h
E E
h
E h f f E 15
15
4 1 2,48 10
4,1 10
3,4 ( 13,60 )   

  




      .
VOCÊ APRENDEU?
Página 30
1. Por meio das linhas presentes nos espectros de emissão das estrelas, é possível
conhecer os elementos que as constituem.
2. Podemos saber com precisão que o Sol é composto de hidrogênio e hélio por meio da
análise das linhas espectrais de emissão da luz emitida por ele.
3. Em geral, o espectro constitui-se de diferentes séries de linhas para um determinado
elemento. Logo, os espectros funcionam como uma “impressão digital”, fornecendo
informações sobre a composição química de determinado corpo.
LIÇÃO DE CASA
Página 30
1. O objetivo é que o aluno possa justificar o fato das raias, utilizando a série de
Balmer.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
11
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
O PODEROSO LASER
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 31
1. A luz emitida por um laser é monocromática. Já a luz emitida por uma lanterna é
policromática.
PESQUISA EM GRUPO
Página 34
• Um elétron é estimulado quando um fóton, cuja energia é suficiente para
proporcionar um salto quântico entre os níveis de energia permitido, é absorvido por
ele.
VOCÊ APRENDEU?
Página 35
• Um feixe de laser é coerente, monocromático e colimado. Essas são suas principais
características.
LIÇÃO DE CASA
Página 35
1. Sabemos que a energia de um fóton é dada por E = h x f, logo, a energia de n fótons
será E = n(fótons) x h x f.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
12
fótons
J s Hz
n fótons J
E n fótons h f luzverde J n fótons J s Hz
18
34 14
34 14
2,7 10
6,63 10 5,5 10
( ) 1
( ) ( ) 1 ( ) 6,63 10 5,5 10
 
   
 
         


fótons
J s Hz
n fótons J
E n fótons h f luzvermelha J n fótons J s Hz
18
34 14
34 14
3,3 10
6,63 10 4,57 10
( ) 1
( ) ( ) 1 ( ) 6,63 10 4,57 10
 
    
 
          


fótons
J s Hz
n fótons J
E n fótons h f luzaul J n fótons J s Hz
18
34 14
34 14
2,18 10
6,63 10 6,91 10
( ) 1
( ) ( ) 1 ( ) 6,63 10 6,91 10
 
   
 
         


2. Explorar a animação sobre laser.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
13
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8
FORMAÇÃO NUCLEAR
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 37
1. Do ponto de vista da Física, a mola representa a repulsão elétrica, que só ocorre com
cargas de mesmo sinal. Por isso, colocamos uma mola apenas entre dois prótons e
não entre um próton e um nêutron.
2. Espera-se que seja dito que foi no arranjo onde existe a ligação entre nêutron e
próton, onde não há uma mola (“repulsão elétrica”) para dificultar a união do núcleo.
3. Espera-se que seja dito que a importância do nêutron esteja relacionada com a
estabilidade nuclear. No núcleo, os nêutrons “isolam” os prótons, diminuindo a
repulsão elétrica entre eles e tornando o núcleo mais estável.
Leitura e Análise de Texto
Página 39
1. Sim, existe. A estabilidade do núcleo se deve a uma força de atração chamada força
forte. Esta força une as partículas presentes no núcleo, agindo entre prótons, entre
nêutrons ou entre prótons e nêutrons.
2. A diferença entre a interação nuclear e as interações gravitacionais, elétricas e
magnéticas é que a interação nuclear é muito mais intensa que as demais (como seu
próprio nome diz), mas tem curto alcance, agindo somente nas partículas que
constituem o núcleo do átomo. Já as outras interações possuem um longo alcance, no
entanto, sua intensidade diminui com o quadrado da distância.
3. O raio r do núcleo depende do número de massa A e pode ser determinado
aproximadamente por meio da seguinte expressão:
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
14
r  (1.21015)  3 A .
Assim, tem-se,
Raio do núcleo do hidrogênio (A=1): r  (1,2 1015 )  3 1 1,2 1015m;
Raio do núcleo do bismuto (A= 209): r  (1,2 1015 )  3 209  7,12 1015m.
Leitura e Análise de Texto
Página 40
1. Para que um núcleo seja estável, é preciso que a repulsão elétrica entre os prótons
seja compensada pela atração entre os núcleons devido à interação nuclear forte,
assim, elementos com número de nêutrons e número de prótons iguais são mais
estáveis. Um átomo é instável quando o número de prótons supera em muito o
número de nêutrons ou vice-versa. Isso torna o núcleo instável e suscetível de emitir
partículas e energia por decaimento radioativo, até que o núcleo adquira estabilidade.
2.
Estáveis Instáveis
1. Platina (Pt): Z=78 1. Rádio (Ra): Z = 88
2. Enxofre (S): Z=16 2. Tório (Th): Z = 90
3. Alumínio (Al): Z=13 3. Urânio (U): Z = 92
4. Oxigênio (O): Z=8 4. Polônio (Po): Z=84
5. Ouro ( Au): Z = 79 5. Plutônio (Pu): Z=94
3. É mais fácil remover um elétron, pois esse está unido ao núcleo por meio de uma
interação elétrica (força de atração elétrica). Já o próton, está unido ao núcleo
atômico por meio da interação forte (força forte), que tem pouco alcance, mas é
muito mais forte do que a força elétrica. Assim, é mais fácil remover elétrons do que
prótons.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
15
VOCÊ APRENDEU?
Página 42
1. Porque existe uma força de atração entre o núcleons que mantém essas partículas
unidas. Essa força de atração chama-se força forte.
2. O nêutron ajuda a equilibrar o balanço entre a força forte, que é atrativa, e a força
elétrica, repulsiva, pois ele é sensível somente à força forte.
LIÇÃO DE CASA
Página 42
Em 26 de dezembro de 1898, Pierre e Marie Curie anunciaram a descoberta do
elemento rádio. Tempos depois, com a contribuição de outros cientistas, como
Becquerel, Thomson e Ernest Rutherford, foi percebido que o rádio emitia radiação,
enviando partículas subatômicas: minúsculos elétrons e partículas com cargas positivas,
que hoje sabemos serem núcleos de hélio, bem como raios gama (onda eletromagnética
de comprimentos de onda muito mais curtos do que a luz visível). Assim, os elementos
que exibem esse comportamento passaram a ser chamados de radiativos e ao processo
de emissão de partículas e energia por esses elementos, de radioatividade. Ambos os
termos derivaram do nome do elemento rádio.
Todos os elementos mais pesados, como se verifica, são inerentemente instáveis e se
acham em contínua transmutação. Um átomo de urânio ou rádio altera a si mesmo
repetidamente, algumas vezes após segundos ou minutos e, em outras vezes, após
milhares de anos. Agora chamamos este processo de "decaimento radioativo” e temos
um conhecimento detalhado de cadeias de decaimento. Por exemplo:
Urânio  Tório  Rádio  Radônio  Polônio  Chumbo
A mudança, a transmutação, é o que causa a radiação.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
16
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 9
DECAIMENTOS NUCLEARES: UMA FAMÍLIA MUITO
ESTRANHA
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 43
1. Alternativa e. Como no decaimento alfa, o elemento perde duas unidades no número
atômico, que define o elemento, e quatro unidades no número de massa, o núcleo
resultante é o Tório 234.
2. Alternativa b. A diminuição do número atômico ocorre quando um próton se
transforma em nêutron e emite um pósitron β+.
3. Em muitos casos é necessária uma determinada quantidade de emissões para que o
núcleo se estabilize. Essas emissões são chamadas de Famílias Radioativas ou Série
de Decaimentos. Existem na natureza três séries naturais, nas quais os elementos
radioativos, Urânio ou Tório, se estabilizam em algum isótopo de chumbo.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
17
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 10
DESVENDANDO O QUE HÁ POR DENTRO DA “CAIXA-PRETA”
Leitura e Análise de Texto
Página 46
1. O número de prótons dentro do núcleo determina o elemento. Por exemplo, um
carbono sempre terá 6 prótons e um nitrogênio sempre terá 7 prótons. Agora o
número de nêutrons dentro do núcleo pode variar. Então o carbono pode ter 6, 7 e
possivelmente 8 nêutrons, mas sempre 6 prótons. Um isótopo é qualquer uma das
diferentes formas de um elemento, cada uma tendo um número diferente de nêutrons.
Neste caso o Carbono-14 (6 prótons e 8 nêutrons) é um isótopo do Carbono-12 (6
prótons e 6 nêutrons), que é o carbono mais comum. Alguns isótopos são instáveis e
eles podem, espontaneamente, se transformar num outro tipo de átomo por meio de
um decaimento radioativo, o que os torna radioativos. No caso do Carbono-14, como
este processo acontece num índice conhecido, os geologistas tentam usá-lo como um
relógio para dizer quanto tempo atrás uma rocha ou um fóssil foi formado. O
Carbono-14, então, pode ser usado para datar os fósseis e também as rochas para
determinar a idade da Terra.
2. Os “traçadores” radioativos são substâncias radioativas que podem ser ingeridas ou
injetadas na corrente sanguínea. Elas correm no sangue e se alojam nas estruturas
que serão analisadas. Por meio desses traçadores, diversas anormalidades podem ser
detectadas.
3.
I. Isótopo radioativo fósforo-32: tumores cancerígenos.
II. Iodo radioativo: a glândula tireóide.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 3
18
VOCÊ APRENDEU?
Página 48
1. As afirmações corretas são as que representam a relação entre a energia de uma
radiação eletromagnética, sua frequência e seu comprimento de onda:

E E E h f h c final inicial        , o que indica a alternativa d como correta.
2. Sabemos que a fonte radioativa emite 100 vezes mais que o tolerável e que a meiavida
do material (tempo necessário para que a taxa de emissão se reduza à metade) é
de 6 meses, assim, chamando E de emissão e T de nível tolerável, queremos saber o
tempo mínimo (t), em anos, necessário para que E=T:



    



    



    



    t t
t t
E T T T T
4
100 1
2
100 1
2
100 1
2
100 1 2
2
2
1 , assim, para que
E=T, basta fazer:
t anos
t t t t
t
3,321
3,321
log 4
100 4 2 log 4 2 log 4 2
4
1
100
1
 
          
LIÇÃO DE CASA
Página 48
1. No processo de obtenção de imagem por tomografia computadorizada, isótopos de
elementos comuns que emitem pósitrons como o carbono, o nitrogênio e o oxigênio
são injetados no paciente. Quando um pósitron encontra um elétron, eles se
aniquilam, produzindo dois fótons de raios γ. Esses fótons são detectados por uma
rede circular de detectores e uma imagem da região que está sendo analisada é
construída por um computador.
2. Pesquisa sobre aplicações do laser na Medicina.

gabarito 1ª serie volume 2

GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
1
SITUAÇÃO DE PARENDIZAGEM 1
FORMAS DE ENERGIA ENVOLVIDAS EM MOVIMENTOS DO
COTIDIANO
Página 3
1. Cada aluno apresentará sua lista de processos e sistemas em que ele identifica a
transformação da energia, nela pode-se identificar os elementos que alteram
movimentos e produzem as variações de energia.
2. Tabela: chame a atenção para o fato de que é possível estabelecer outras categorias
de classificação. Portanto, as propostas podem ser alteradas, se você entender que
seja conveniente. Há muitas formas de se classificar fontes de energia, o que gera
dificuldades para estabelecer um único conjunto de categorias. As propostas na
atividade dão conta da maior parte das fontes ligadas ao movimento:
Combustíveis industrializados – álcool, gasolina, óleo diesel, querosene etc.
Alimentos – comida industrializada, vegetais, ração etc.
Eletricidade – pilhas ou baterias, rede de distribuição de energia residencial,
geradores de uso industrial, de trens elétricos ou de metrôs, usinas geradoras de
eletricidade etc.
Gravidade – quedas, rampas e descidas, colunas de líquidos, rodas-d’água, usinas
hidrelétricas etc.
Deformações elásticas – molas, elásticos, flexões de metais etc.
Nucleares – geradores de usinas nucleares, de submarinos nucleares etc.
Ventos/eólica – utilizada em equipamentos náuticos, nos veleiros, mas também em
moinhos e em modernas turbinas eólicas etc.
Solar – energia solar direta: painéis fotovoltaicos, coletores ou aquecedores solares.
3. Essa classificação, como dissemos, pode depender tanto das listas apresentadas pelos
alunos quanto de critérios escolhidos. Outro critério que pode ser adotado é, por
exemplo, uma classificação da fonte de energia segundo sua “natureza” (energia
mecânica, térmica, eletromagnética, química etc.). De qualquer maneira, o
importante é deixar claro que não há um critério único de classificação das fontes de
energia, de modo que não são recomendadas memorizações e “decorebas”, mas que
se compreenda o processo.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
2
4. No item 9. Outras – muitas outras fontes poderão ser mencionadas, como a energia da
tração animal, a energia armazenada na compressão de gases, chamada energia
pneumática, a energia química, ou as chamadas fontes alternativas como geotérmica,
maré-motriz, energia oceânica etc. – a partir delas podem surgir novas categorias que
os alunos identifiquem.
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 5
1. Os alunos podem se surpreender com o movimento de vai e vem da lata, que ficará
oscilando até dissipar toda a energia mecânica por meio do atrito. Em seguida ao
lançamento, a lata começa a desacelerar, diminuindo a velocidade até parar, mas
retoma o movimento e retorna à direção de seu lançador, acelerando até alcançá-lo,
quando volta a desacelerar. Assim, a lata vai e volta, diminuindo cada vez mais a
distância percorrida até parar
2. Você deve problematizar essa questão, solicitando aos alunos que identifiquem a
função do elástico e do parafuso e que proponham hipóteses para explicar o
movimento de vai e vem da lata. Evidencie o armazenamento da energia cinética em
energia potencial elástica, observe com eles a função do número de elásticos: com
seu aumento, também se aumenta a constante elástica, permitindo armazenar maior
quantidade de energia.
3. Ao retirar o parafuso, a lata não volta, isso porque sem parafuso não haverá torção no
elástico, não ocorrendo armazenamento da energia potencial elástica.
4. Deve-se evidenciar que a diferença nos movimentos acontece pelas transformações
de energia envolvidas em cada caso. No primeiro caso, por transformação de energia
cinética em potencial elástica e, no segundo, pela transformação de energia cinética
em energia térmica na dissipação por atrito. Deve-se evidenciar que na torção do
elástico armazena-se energia, o que promove a alteração do movimento da lata,
desacelerando-a até parar. A energia armazenada no elástico passa a ser convertida
em energia de movimento, ou cinética, promovendo a aceleração da lata e seu
retorno na direção do lançador. Repete-se o processo até a lata parar.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
3
5. A síntese proposta deve ser entendida como um exercício de identificação dos
aspectos mais relevantes da Situação de Aprendizagem e dos resultados obtidos. Sua
organização e apresentação devem ser feitas na forma de linguagem escrita. Nela,
deve-se observar se o procedimento está devidamente caracterizado e se os
resultados são apresentados de forma organizada. Verifique se os alunos, ao
realizarem suas sínteses, deixaram de apresentar elementos importantes. Isso ocorre
muitas vezes, uma vez que é comum acreditarem que podem suprimir tudo o que
entendam estar implícito no procedimento realizado, o que muitas vezes não é
correto, pois há muitas formas de realizar uma atividade. Discuta isso com eles.
Leitura e Análise de Texto
Página 7
a) O gás armazena energia química que é liberada na queima (ao transformar a energia
química em energia térmica). A energia térmica da chama aquece a panela que
aquece a água, transformando energia térmica da chama em energia térmica da água.
Com o aumento da temperatura, a água começa a movimentar-se por diferença de
densidade e assim transforma parte da energia térmica em energia cinética
(convecção da água).
b) O motor transforma a energia elétrica em energia cinética e parte dela é transformada
em energia térmica pelo aquecimento do motor. A rotação do motor e a das pás do
liquidificador movimenta o ar transformando parte da energia de rotação em energia
sonora (promovida pelo deslocamento do ar), modificando ao longo do tempo a
distribuição da pressão do ar no espaço, o que é identificado por nosso aparelho
auditivo como som.
c) O forno de micro-ondas transforma a energia elétrica (ondas eletromagnéticas
hertzianas) em energia radiante na faixa de micro-ondas (também ondas
eletromagnéticas), depois essa energia é transformada em energia cinética de
oscilação das moléculas de água contida nos alimentos, que em seguida é
transformada em energia térmica, aquecendo todo o alimento.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
4
Aprendendo a Aprender
Página 9
A energia cinética do carro pode ser armazenada e reaproveitada (como ocorre em
diversos sistemas KERS já empregados na Fórmula 1.
Pode-se realizar a transformação e o armazenamento da energia cinética em potencial
elástica, como ocorre em sistemas com compressores de ar, ou em energia cinética de
rotação, como em carrinhos a fricção, ou em energia elétrica por freios eletromagnéticos
armazenando a energia produzida em baterias ou em capacitores. O caminhão com um
sistema de reaproveitamento conseguiria armazenar mais energia, pois tem maior
energia cinética para uma mesma velocidade.
LIÇÃO DE CASA
Página 10
1.
E = m g h.
E = 7(kg). 10 (m/s2) . 1,5 (m).
E = 105 Joules.
2.
Ec = (m v2)/2.
Ec = 850 (kg) . [30 (m/s)]2/2.
Ec = 382 500 Joules.
3.
Ec = (m v2)/2.
Ec = 45 000 (kg) . [5 (m/s)]2/2.
Ec = 562 500 Joules.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
5
PESQUISA INDIVIDUAL
Página 11
A pesquisa deve revelar o processo de fotossíntese (Leitura 6 de Física Térmica do
GREF – “Sol: a fonte da vida”) ou o efeito fotoelétrico que é responsável por
transformar a energia solar em energia elétrica (Leitura 16 de Óptica do GREF –
“Imagem quântica no filme e na TV”) .
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
6
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM SISTEMAS DO COTIDIANO
Página11
1. O bate-estaca funciona levantando uma grande massa que é abandonada de certa
altura e cai batendo numa estaca que vai afundando no solo. Ela serve para fixar as
estacas no solo numa construção.
2. A partir das criações dos alunos, discuta os princípios físicos envolvidos no sistema
bate-estaca, dando ênfase para o conceito de trabalho e de conservação de energia.
Trabalhe a ideia de que neste sistema a energia dissipada por aquecimento da estaca
e pelo barulho é muito pequena quando comparada à energia total envolvida no
processo, concluindo que por este motivo podemos considerá-lo conservativo. O
foco desta parte da Situação de Aprendizagem está no entendimento de que a
conservação da energia mecânica e sua dissipação pelo trabalho de uma força são
ferramentas adequadas no prognóstico de parâmetros de um sistema físico.
3.
a) O motor realiza trabalho levantando a massa de 490 kg até a altura de 5 m,
transformando a energia química do combustível em energia cinética no movimento
do bloco e em energia potencial gravitacional do bloco de ferro que na altura de 5 m
é de 24 500 J. Ao ser abandonada dessa altura, a massa transforma sua energia
potencial em energia cinética e, ao atingir a estaca, transforma parte de sua energia
em movimento da estaca que penetra no solo e parte em energia térmica da estaca e
em som, ao final a estaca para numa nova posição.
b) Quem fornece a energia é o combustível que, através de sua queima, libera a
energia química que é transformada em energia cinética e em energia potencial pelo
trabalho realizado pelo motor do bate-estaca.
c) Energia química é transformada em energia cinética e em energia potencial
gravitacional na subida da massa. Na queda há transformação de energia potencial
gravitacional em energia cinética. Na colisão a energia cinética da massa se
transforma em energia cinética da estaca, em energia térmica e em som. Na
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
7
penetração da estaca no solo a energia cinética é transformada em trabalho da força
que a estaca exerce no solo, sendo finalmente dissipada sob forma de energia
térmica.
d) A partir da queda livre podemos tomar o sistema como conservativo. Trabalhe a
ideia de que neste sistema a energia dissipada por aquecimento da estaca e pelo
barulho é muito pequena quando comparada à energia total envolvida no processo,
concluindo que por este motivo podemos considerá-lo conservativo. O foco desta
parte da Situação de Aprendizagem está no entendimento de que a conservação da
energia mecânica e sua dissipação pelo trabalho de uma força são ferramentas
adequadas no prognóstico de parâmetros de um sistema físico.
e)
E = m g h
E = 490 (kg) 10 (m/s2) 5 (m)
E = 24 500 Joules.
Como o sistema pode ser considerado conservativo a energia cinética ao atingira
estaca também é Ec = 24 500 Joules.
f) Neste sistema a energia dissipada tanto na queda pela resistência do ar quanto na
batida por aquecimento da estaca e no barulho proveniente da batida é muito pequena
se comparada à energia total envolvida no processo, concluindo que por este motivo
podemos considerá-lo como um sistema que conserva a energia mecânica.
g) A força média pode ser calculada pela variação da energia mecânica por meio
do trabalho realizado pela força aplicada na estaca, que afunda 3 cm a cada batida,
resultando num valor médio de 816 666 N.
  E = F . S
24 500 (J) = F (N) . 3x10-2 (m)
F = 816.666 N
h) Em cada batida do bate-estaca há transformação de 24 500 Joules, supondo que
a pessoa utilize uma marreta com massa de 10 kg, se ela conseguir imprimir uma
velocidade de 1 m/s, a cada batida seriam transformados 5 Joules. Assim, para
realizar o mesmo trabalho de uma batida do bate-estaca ela precisaria realizar 4 900
batidas com a marreta. Supondo que a cada hora a pessoa consiga realizar 200
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
8
batidas (a média de uma batida a cada 18 segundos), ela precisaria de 24,5 horas de
trabalho, o que numa jornada de 8 horas por dia corresponderia aproximadamente a 3
dias de trabalho.
LIÇÃO DE CASA
Página 15
1.
a) Em = Epi = 450 (kg) . 10 (m/s2) . 80 (m) = 360 000 Joules.
A 60 metros de altura Ep = 450 (kg) . 10 (m/s2) . 60 (m) = 270 000 Joules
Portanto, foram transformados Ep = 360 000 – 270 000 = 90 000 Joules em energia
cinética, como podemos determinar a velocidade pela expressão Ec = mv2/2, temos
90 000 (J) = 450 (kg) v2/2 ou seja v = 20 m/s (72 km/h).
b) Em = Epi = 450 (kg) . 10 (m/s2) . 80 (m) = 360 000 Joules.
Ao chegar ao chão Ep = 0, portanto, foram transformados Ep = 360 000 em energia
cinética, como podemos determinar a velocidade pela expressão Ec = mv2/2, temos
360 000 (J) = 450 (kg) v2/2 ou seja v = 40 m/s (144 km/h).
2. Para completar a tabela.
Para a queda de 320 metros:
Em = Epi = 0,001 (kg) . 10 (m/s2) . 320 (m) = 3,2 Joules.
Ao chegar ao chão Ep = 0, portanto, foram transformados Ep = 3,2 em energia
cinética, como podemos determinar a velocidade pela expressão Ec = mv2/2, temos
3,2 (J) = 0,001 (kg) v2/2 ou seja v = 80 m/s (288 km/h).
Para a queda de 720 metros:
Em = Epi = 0,001 (kg) . 10 (m/s2) . 720 (m) = 7,2 Joules.
Ao chegar ao chão Ep = 0, portanto, foram transformados Ep = 7,2 em energia
cinética, como podemos determinar a velocidade pela expressão Ec = mv2/2, temos
7,2 (J) = 0,001 (kg) v2/2 ou seja v = 120 m/s (432 km/h).
Para a queda de 8 000 metros:
Em = Epi = 0,001 (kg) . 10 (m/s2) . 8 000 (m) = 80 Joules.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
9
Ao chegar ao chão Ep = 0, portanto, foram transformados Ep = 80 em energia
cinética, como podemos determinar a velocidade pela expressão Ec = mv2/2, temos
80 (J) = 0,001 (kg) v2/2 ou seja v = 400 m/s (1 440 km/h).
Elas não caem com essas velocidades tão altas porque há transformação de energia
em energia térmica pelo trabalho da resistência do ar. Portanto, neste caso não pode
ser considerada conservação da energia mecânica, é preciso determinar a dissipação
de energia mecânica pela transformação em energia térmica.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
10
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
RISCOS DA ALTA VELOCIDADE EM VEÍCULOS
Página 17
Uma referência para a tabela é a seguinte:
Velocidade
Distância
percorrida até
reagir
Distância percorrida
freando
Distância total
percorrida
20 km/h (5,5 m/s) 3,3 1,8 5,1
36 km/h (10m/s) 6,0 6,0 12,0
45 km/h (12,5 m/s) 7,5 9,3 16,8
72 km/h (20 m/s) 12,0 24,0 36,0
80 km/h (22,2 m/s) 13,3 29,6 42,9
90 km/h ( 25 m/s) 15,0 37,5 52,5
108,0 km/h (30,0 m/s) 18,0 54,0 72,0
120,0 km/h (33,3 m/s) 20,0 66,5 86,5
144,0 km/h (40,0 m/s) 24,0 96,0 120,0
180,0 km/h (50,0 m/s) 30,0 150,0 180,0
1. Retomando os conceitos estudados no primeiro bimestre, estabelecendo a relação
entre distância, velocidade e tempo, supondo que nesse trecho em que o motorista
reage a velocidade do veículo seja constante, V = d/t. O tempo de reação pode ser
estimado utilizando a segunda coluna da tabela, e neste caso obtemos o valor de 0,6
segundo.
2. O conceito de transformação de energia pelo trabalho da força de atrito resgata o
atrito estudado no primeiro bimestre e deve ser explorado em seu formalismo.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
11
E F distância c atrito   . logo,
mv ( m.g.0,8)distância
2
0 .
2
  
Assim, determinam-se os valores respectivamente apresentados na terceira
coluna da tabela.
3. Para uma mesma variação de cerca de 25 km/h, a distância necessária para frear é
muito diferente, no primeiro caso aumenta apenas 11,7 metros e no segundo caso
aumenta 33,5 metros.
4. A distância percorrida freando aumenta quatro vezes quando duplicamos a
velocidade, por exemplo, passando de 20 m/s para 40 m/s (o dobro) a distância
aumentou de 24 m para 96 m (quatro vezes), também ao passar de 25 m/s para 50
m/s (dobro), a distância freando passa de 37,5 para 150 (quatro vezes). Isso acontece
porque a energia cinética varia com o quadrado da velocidade e a distância freando é
proporcional à energia que deve ser dissipada.
5. Nesse item, em continuidade ao anterior, permite-se a conclusão de que a distância
percorrida freando aumenta ao quadrado, enquanto a velocidade aumenta
linearmente. Assim, ao dobrar a velocidade, a distância percorrida freando aumenta
quatro vezes; ao triplicar a velocidade, a distância é nove vezes maior.
6. Os dados da revista indicam que o modelo adotado nessa atividade apresenta
resultados muito próximos dos dados reais de equipamentos profissionais de
medidas.
VOCÊ APRENDEU?
Página 20
A regra dos dois segundos é na verdade uma regra que estabelece a distância entre os
dois veículos: a distância percorrida durante dois segundos a uma determinada
velocidade. Essa distância varia linearmente com a velocidade enquanto a distância
necessária para a frenagem varia com o quadrado da velocidade, por isso a regra dos
dois segundos funciona bem em baixas velocidades, mas não é adequada para altas
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
12
velocidades. Determinar o limite de validade dessa regra é importante para a segurança
no trânsito e para isso devemos comparar, para cada velocidade, a distância percorrida
durante dois segundos e a distância total necessária para a frenagem (veja a tabela
presente nessa Situação de Aprendizagem). A regra só é válida enquanto a distância
percorrida durante dois segundo for maior que a distância necessária para frear, com os
valores apresentados para as variáveis relevantes nessa Situação de Aprendizagem.
Você poderá verificar que a regra funciona para a velocidade de 80 km/h, mas já não é
adequada para a velocidade de 90 km/h. O limite pode ser estabelecido igualando-se as
duas equações: D = 2v e D = 0,6v + v2/1,6g, obtendo-se uma velocidade limite de
aproximadamente 22,4 m/s, ou seja, cerca de 81 km/h. Cabe destacar que o limite de
velocidade de 80 km/h foi adotado no Brasil para todas as rodovias durante muitos
anos; hoje os limites são mais flexíveis e dependem do tipo de veículo e das condições
da estrada, mas não ultrapassam 120 km/h.
PESQUISA INDIVIDUAL
Página 21
Quando a força é variável é necessário empregar o cálculo integral para determinar o
trabalho realizado pela força num determinado deslocamento, o que corresponde a
determinar a área sob a curva que relaciona a força com o deslocamento. Assim, em
casos em que sabemos determinar geometricamente a área sob essa curva podemos
determinar também no ensino médio o trabalho realizado. Por exemplo, a força elástica
é uma força variável que depende linearmente da deformação (elongação da mola),
assim o trabalho realizado pela força elástica pode ser determinado pela área limitada
pela reta que relaciona a força elástica e a deformação (elongação), no gráfico que é
denominado curva característica da mola. Como para a força nula a deformação também
é nula a área sob o gráfico pode ser obtida pela área de um triângulo, já para determinar
o trabalho necessário para passar de uma situação com uma força não nula (diferente de
zero) para outra configuração também não nula, com outra deformação ou elongação,
precisamos determinar a área que corresponde à figura de um trapézio. Dessa forma
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
13
podemos determinar o trabalho realizado sempre que soubermos determinar a área sob o
gráfico que relaciona a força com o deslocamento.
LIÇÃO DE CASA
Página 22
1. A força elástica varia linearmente de zero até F = 1,5 N = 0,5 (N/m) . 3 (m).
Portanto, o trabalho que corresponde à área sob o triângulo pode ser calculado
utilizando a área do triângulo: A = (base. Altura)/2, assim o trabalho realizado é
obtido por A = [3 (m) . 1,5 (N)]/2 = 2,25 Joules. Outra forma de determiná-lo é pela
expressão Eel = k x2/2 = 0,5 (N/m) . (3 m)2/2 = 2,25 Joules
2. O trabalho da força variável corresponde à área sob a curva que pode ser
determinada separando a figura em dois triângulos e um retângulo ou diretamente
pela área do trapézio A = [(base maior + base menor)/2]. altura.
Assim a energia armazenada é E = 92,5 J =[(2,5 + 1,2) (m)/2].50 (N).
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
14
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
A EVOLUÇÃO DAS MÁQUINAS MECÂNICAS
Página 24
1. O item compara o trabalho animal e o trabalho mecânico e, nessa comparação, temos
que a potência equivalente à de um carro 1.0 corresponde a cerca de 56 cavalos. Já
para se equiparar a uma Ferrari seriam necessários cerca de 500 cavalos. A questão
importante a se discutir aqui é que o trabalho mecânico é realizado por máquinas que
conseguem concentrar grande potência em pequenos motores que equipam os
veículos.
2. O item concretiza a inviabilidade de se obter por trabalho animal potências como as
obtidas por trabalho mecânico nas máquinas modernas. Uma máquina de 6 MW
corresponderia a cerca de 8 000 cavalos, e a de 9MW a 12 000 cavalos. Neste
momento, é interessante que se esclareça o motivo de se utilizar o conceito de
potência e não o de energia ao comparar o trabalho realizado por diferentes máquinas
e animais. É importante ressaltar que é preciso comparar o tempo necessário para se
obter a energia, uma vez que mesmo um pequeno motor pode fornecer grande
energia se funcionar por um longo período de tempo, mas, se for preciso que essa
energia seja obtida rapidamente, é necessária uma potência maior, por isso o conceito
adequado é o de potência.
3. Uma máquina de 6 MW que utilizasse 8 000 cavalos e para cada cavalo uma área de
4 m de comprimento por 2 m de largura, um círculo mínimo com cerca de 50 cavalos
teria um raio de 30 metros e um círculo máximo com 230 cavalos teria raio de 146
metros, sendo ao todo cerca de 60 círculos concêntricos e com área de
aproximadamente 67 000 m2.
Já para uma máquina de 9 MW que utilizasse 12 000 cavalos e para cada cavalo uma
área de 4 m de comprimento por 2 m de largura, um círculo mínimo com cerca de 50
cavalos teria um raio de 30 metros e um círculo máximo com 230 cavalos teria raio
de 178 metros, ao todo seriam cerca de 75 círculos concêntricos e com área de
aproximadamente 100 000 m2.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
15
4.
• Vantagens/ Problemas:
O primeiro grupo discutirá, por um lado, como a ampliação da força humana
pelas máquinas permite a manutenção de aglomerações urbanas, como grandes
cidades, metrópoles etc. Ele pode trazer também questões como a evolução dos
sistemas de produção, fábricas automatizadas, industrialização dos alimentos,
além da questão da dimensão das usinas hidrelétricas, que permitem abastecer
grandes regiões do país com energia elétrica. Por outro lado, discutirá os
impactos ambientais e os problemas urbanos trazidos pela grande produtividade
dessas máquinas e seus desdobramentos. Alguns exemplos são: os problemas
resultantes da construção de grandes centrais hidrelétricas, como o alagamento
de grandes regiões; das aglomerações humanas, como o descarte do lixo; e do
crescimento desorganizado dos centros urbanos, como a captação e o tratamento
de água.
• Conquistas / Problemas:
O segundo grupo discutirá, por um lado, realizações humanas que só são
possíveis pela evolução de máquinas e equipamentos, como a conquista do
espaço (foguetes, estação espacial), dos mares (submarinos nucleares), os
transportes aéreos, as usinas nucleares, a exploração de grandes quantidades de
minérios em gigantescas escavações, a exploração de petróleo em plataformas
submarinas etc. Por outro lado, discutirão a poluição espacial, os restos de
foguetes, pequenas peças que se desprendem e permanecem em órbita, os
satélites artificiais obsoletos etc.; os riscos de acidentes com material radioativo,
como ocorreu em Goiânia, ou com o naufrágio de submarinos nucleares; a
exploração desenfreada dos recursos naturais, como os minérios e o petróleo,
trazendo desmatamento, assoreamento e outros prejuízos ambientais.
• Vantagens / Desvantagens:
O terceiro grupo deve discutir, por um lado, as vantagens da substituição do
trabalho humano pelo trabalho mecânico nos diversos casos, por exemplo, no
uso de robôs para a realização de atividades perigosas ou insalubres. Por outro
lado, discutirá os problemas sociais ligados à substituição do trabalho humano
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
16
pelo trabalho mecânico, tendo como consequências as ondas de desemprego na
indústria e nos campos.
LIÇÃO DE CASA
Página 29
A redação deve articular partes das letras dessas músicas com as discussões
estabelecidas nos três grupos.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
17
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
AVALIANDO SITUAÇÕES DE EQUILÍBRIO ESTÁTICO
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 31
3. Os diagramas devem ser semelhantes a esses:
Fmão Fel
Dinamômetro Suporte
Fel Peso
Peso do dinamômetro
4. O gráfico deve ser semelhante a esse:
F(N) Curva característica de calibração do dinamômetro
Elongação x (m)
Na curva de calibração a força em função da massa deve ser relacionada com a
elongação da mola. A equação deve corresponder à Lei de Hooke: F = k . x.
5. Resposta pessoal, depende do peso do estojo
6. Resposta pessoal, depende do atrito do caderno com a superfície.
7. O diagrama de forças é imprescindível para a discussão do “peso aparente” que o
objeto passará a ter ao ser imerso na água, que será indicado pelo dinamômetro. O
surgimento da força de empuxo precisa ser evidenciado para se contrapor à ideia de
que os objetos são mais leves dentro da água. O peso do objeto não varia. A
discussão sobre o equilíbrio em fluidos deve ser sistematizada, utilizando análise por
diagramas de forças, leis de Newton, do movimento e a concepção de empuxo. O
estudo do empuxo pode ser explorado a partir do peso do líquido deslocado (no
entanto, o entendimento físico do empuxo necessita do aprofundamento do conceito
de pressão e de seu gradiente num líquido sob ação do campo gravitacional).
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
18
LIÇÃO DE CASA
Página 35
1. O peso do caminhão é a soma das medidas nas balanças, portanto a resposta correta
está presente na alternativa e) 60 000 N.
2.
a) A constante elástica pode ser obtida pela Lei de Hooke, sendo nesse caso
determinado o valor de k = 10 N/m.
b) A massa é de 0,5 kg (correspondente ao peso de 5 N).
c) Pode-se calcular o trabalho pela diferença da energia potencial elástica nas duas
configurações: E = 1,25 J – 0,45 J = 0,8 J.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
19
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
O TORQUE EM SITUAÇÕES DE EQUILÍBRIO
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 37
1. A balança permanece em equilíbrio. Trata-se do equilíbrio do torque utilizando
forças iguais a distâncias iguais, produzindo torques cuja resultante é zero.
2. Continua em equilíbrio, em todos os casos. O importante é que o aluno perceba que
em qualquer distância adotada, desde que sejam massas iguais e distâncias iguais,
ocorrerá uma situação de equilíbrio de rotação.
3. A balança pende para o lado em que a distância é maior. Trata-se de situação em que
não há equilíbrio. Como as forças peso são iguais, mas as distâncias são diferentes,
os torques não se anulam e a balança penderá para o lado que tem maior torque,
aquele cuja distância ao centro for maior.
4. A balança pende para o lado em que a massa é maior. Trata-se de situação em que
não há equilíbrio. Como as distâncias são iguais, mas as forças peso são diferentes,
os torques não se anulam e a balança penderá para o lado que tem maior torque,
aquele cuja força peso é maior.
5. A balança fica em equilíbrio, o aumento da massa foi balanceado pela diminuição da
distância, permanecendo em equilíbrio. Trata-se de situação em equilíbrio de rotação,
com forças peso e distâncias cujo torque resultante é nulo. Nelas, os alunos são
direcionados a relacionar a massa com a distância. Essa relação será fundamental
para o entendimento da concepção de momento de uma força a ser explorado no
diagrama de forças.
6. A balança fica em equilíbrio, o produto da massa pela distância de um lado é igual à
soma dos mesmos produtos do outro lado. Assim as massas balanceadas pelas
distâncias em ambos os lados são iguais, permanecendo em equilíbrio.
7. O essencial é a construção dos diagramas de força, com a indicação das distâncias.
Você deverá explorar o conceito de momento de uma força, mostrando que os
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
20
produtos da força por distância são iguais nos dois lados da balança nos casos em que
há equilíbrio, e são diferentes nos casos em que não há equilíbrio.
8. Nesse item o essencial é que os alunos apresentem o conceito de momento de uma
força, explicitando que, em situações de equilíbrio, a soma de todos os momentos em
cada um dos dois lados da balança é igual. O relatório deve ser entendido como um
exercício da habilidade de organizar e apresentar os procedimentos científicos na
forma de linguagem escrita. Neste momento, não deve ser avaliado com o rigor que
um relatório científico deve ter em relação à precisão de medidas, propagação de
erros ou normas. Devemos observar se o objetivo está claro para o aluno, se o
procedimento realizado está devidamente caracterizado com explicações que
possibilitem ao leitor a reprodução do experimento, se os dados são apresentados de
forma organizada e se o aluno consegue determinar uma regra que promova
equilíbrio de rotação na balança de braços. Caso você entenda que não há tempo
suficiente para a elaboração do relatório durante a aula, o aluno poderá realizá-lo
como atividade extraclasse. Nesse caso, estipule o prazo de entrega numa das
próximas aulas, a seu critério, sem prejuízo à atividade.
Aprendendo a Aprender
Página 40
1. Quanto mais distante da dobradiça mais fácil fechar a porta e quanto mais próxima
mais difícil fechar. Quanto maior a força mais fácil fechar a porta. Quanto mais
perpendicular à porta mais fácil, quanto mais paralelo à porta mais difícil.
2. Não, pois nesses casos a força necessária para abri-la ou fechá-la seria maior, o
melhor lugar é próximo à extremidade oposta à dobradiça, onde seria mais fácil abrir
ou fechar a porta.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
21
LIÇÃO DE CASA
Página 42
1. Alternativa b. Nessa situação temos o peso da massa M (PM) aplicado à distância de
0,4 m do apoio e o peso da barra (Pb) aplicado a 0,5 m do apoio. Assim, se PM . 0,4
fosse maior que Pb . 0,5, a barra se desequilibraria e cairia dos apoios. Dessa forma a
resposta que apresenta a maior massa que manteria a barra em equilíbrio corresponde
à alternativa (b) 10 kg.
2. Como no avião há duas rodas traseiras e apenas uma roda dianteira, para que ocorra
equilíbrio de rotação em relação ao CG os momentos de ambos os lados devem ser
iguais. Para isso a igualdade MD . 16 = 2 . MT . 4 deve ser satisfeita, ou seja, MT =
2. MD, o que corresponde à resposta apresentada na alternativa c) MD = 18 e MT =
36.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
AMPLIAÇÃO DE FORÇAS: AUMENTANDO O DESLOCAMENTO
NA REALIZAÇÃO DE TRABALHO
Página 44
1. Utilizo uma chave de fenda, que tem um eixo mais grosso na empunhadura e mais
fino na ponta em que fica o parafuso.
2. Se a moto for pequena é possível se a pessoa for muito forte, no entanto,
se a moto for grande não conseguirá sozinha, só com a ajuda da rampa.
3. Sim, pois a rampa diminui a força que é necessária para levar a moto para cima, pois
ela vai subindo devagar, inclinada, aumentando a distância e facilitando levar a moto
para cima. Dessa forma, consegue-se realizar tarefas que antes não seriam possíveis,
amplificando nossa força.
4. Assim a pessoa usa uma força menor, mas tem de aumentar o número de vezes que
puxa as correntes da talha. Para diminuir a força é preciso aumentar o número de
vezes que puxa a corrente.
5. Sim, usando roldanas móveis a força necessária para mover algo diminui . Para
erguer um motor de um carro utilizando uma talha com roldanas móveis, vários
metros de corrente devem ser puxados para que o motor suba apenas alguns
centímetros. Ou seja, a amplificação da força é obtida à custa de uma troca: aplica-se
uma força menor ( do que a que seria necessária sem o uso da talha ) por uma
distância maior.
6. Como a distância do cabo até o apoio é maior que a distância da ponta do alicate até
o apoio, a força aplicada no cabo é menor que a força na ponta, assim fazemos uma
força menor no cabo do que a força que é feita na ponta do alicate.
7. As imagens apresentadas devem ser classificadas nas seguintes categorias:
I – Planos inclinados: figura do elefante; a escada.
II – Alavancas: gangorra; alicate; tesoura; carrinho de mão.
III – Rodas e eixos: chave de fenda e torneira; figura do poço; volante de
direção; maçaneta da porta.
IV – Roldanas: figura do equipamento de ginástica.
GABARITO Caderno do Aluno Física – 1a série – Volume 2
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Aprendendo a Aprender
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1. Para aumentar a força aplicada em sua extremidade, como uma alavanca.
2. Para a pessoa realizar uma força menor para girar a chave, como numa chave de
fenda, o percurso executado pela parte mais larga da chave (roda) é maior que o
realizado pelo eixo, assim a força aplicada é menor na parte externa da chave.
3. Para a pessoa realizar uma força menor na empunhadura para girar a chave, o
percurso executado pela parte mais larga da chave (roda) é maior que o realizado
pelo eixo, assim a força aplicada pela pessoa é menor que a força aplicada ao
parafuso, ou seja, amplifica nossa força.

quarta-feira, 9 de setembro de 2009

APOSTILADE FISICA 2ªSÉRIE

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

1º Ponto fixo (ponto de gelo)
2º Ponto fixo (ponto de vapor)

------ ponto de vapor




------ ponto de gelo


Escala Celsius

------ 100o C




------ 0o C



Escala Fahrenheit

------ 212o F




------ 32o F



Relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit

- 100o C - 212o F


- tC - tF


- 0o C - 32o F


Exercícios
1. No Rio de Janeiro, a temperatura ambiente chegou a atingir, no verão de 1998, o valor de 49o C. Qual seria o valor dessa temperatura, se lida num termômetro na escala Fahrenheit?
2. A temperatura média do corpo humano é 36o C. Determine o valor dessa temperatura na escala Fahrenheit.
3. Lê-se no jornal que a temperatura em certa cidade da Russia atingiu, no inverno, o valor de 14o F. Qual o valor dessa temperatura na escala Celsius?
4. Um termômetro graduado na escala Fahrenheit, acusou, para a temperatura ambiente em um bairro de Belo Horizonte, 77o F. Expresse essa temperatura na escala Celsius.
5. Dois termômetros graduados, um na escala Fahrenheit e outro na escala Celsius, registram o mesmo valor numérico para a temperatura quando mergulhados num líquido. Determine a temperatura desse líquido.

Questões
6. Descreva, resumidamente, como se deve proceder para graduar um termômetro na escala Celsius.
7. Quando medimos a temperatura de uma pessoa, devemos manter o termômetro em contato com ela durante um certo tempo. Por quê?
8. Desejando-se medir a temperatura de um pequeno inseto, colocou-se um grande número deles em um recipiente. Introduzindo-se entre os insetos um termômetro, verificou-se que, depois de um certo tempo, o termômetro indicava 30o C. A) Para determinar a temperatura de cada inseto seria necessário conhecer o número deles no recipiente? B) Então, qual era a temperatura de um dos insetos?
9. Cite algumas grandezas que podem ser usadas como grandezas termométricas.
10. O que é um termômetro? Em que se baseia um termômetro?
11. Você acha seguro comparar a temperatura de dois corpos através do tato? Explique sua resposta com um exemplo.
Relação entre as escalas Celsius e Kelvin

- 100o C - 373 K


- tC - T


- 0o C - 273 K



Exercícios
1. Um corpo se encontra à temperatura de 27o C. Determine o valor dessa temperatura na escala Kelvin.
2. Um doente está com febre de 42o C. Qual sua temperatura expressa na escala Kelvin?
3. Uma pessoa tirou sua temperatura com um termômetro graduado na escala Kelvin e encontrou 312 K. Qual o valor de sua temperatura na escala Celsius?
4. Um gás solidifica-se na temperatura de 25 K. Qual o valor desse ponto de solidificação na escala Celsius?
5. Uma forma de aumentar a temperatura de um corpo é através do contato com outro que esteja mais quente. Existe outra forma? Dê um exemplo.

Questões
6. O que você entende por "zero absoluto"? Qual o valor desta temperatura na escala Celsius?
7. Como você poderia medir a temperatura de um lápis, de um grão de areia e de um fio de cabelo?

Exercícios complementares
8. Um líquido está a uma temperatura de 59o F. Qual é esta temperatura na escala Kelvin?
9. A temperatura de ebulição de uma substância é 88 K. Quanto vale esta temperatura na escala Fahrenheit?

ESTUDO DO CALOR
Quantidade de calor
Q = m.c. t
Q = quantidade de calor (cal )
m = massa (g)
c = calor específico ( cal/ g. oC)
t = variação da temperatura (oC)
t = t - t0

Exercícios
10. Uma peça de ferro de 50 g tem temperatura de 10o C. Qual é o calor necessário para aquecê-la até 80o C? (calor específico do ferro: c = 0,11 cal/ g. oC )
11. Uma pessoa bebe 500 g de água a 10o C. Admitindo que a temperatura dessa pessoa é de 36o C, qual a quantidade de calor que essa pessoa transfere para a água? O calor específico da água é 1 cal/ g. oC.
12. Determine a quantidade de calor que 200 g de água deve perder para que sua temperatura diminua de 30o C para 15o C. O calor específico da água é 1 cal/ g. oC.
13. Um corpo de massa 50 gramas recebe 300 calorias e sua temperatura sobe de 10o C até 30o C. Determine o calor específico da substância que o constitui.
14. Mil gramas de glicerina, de calor específico 0,6 cal/ g. oC, inicialmente a 0o C, recebe 12000 calorias de uma fonte. Determine a temperatura final da glicerina.
15. Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 calorias. Para produzir um aquecimento de 20o C para 50o C em 50 gramas de um líquido, são necessários 15 minutos. Determine o calor específico do líquido.

Questões
16. Por que a água é utilizada para a refrigeração dos motores de automóveis?
17. Sabe-se que os desertos são muito quentes durante o dia e bastante frios à noite. Então, que conclusão você pode tirar a respeito do calor específico da areia?
18. Do ponto de vista microscópico, qual a diferença entre um corpo quente e um frio?

Trocas de calor
"Quando dois ou mais corpos trocam calor entre si, até estabelecer-se o equilíbrio térmico, é nula a soma das quantidades de calor trocadas por eles."
termômetro




calorímetro


QA + QB = 0
Qrecebido > 0
Qcedido < 0

Exercícios
1. Um corpo de massa 200 g a 50o C, feito de um material desconhecido, é mergulhado em 50 g de água a 90o C. O equilíbrio térmico se estabelece a 60o C. Sendo 1 cal/g. o C o calor específico da água, e admitindo só haver trocas de calor entre o corpo e a água, determine o calor específico do material desconhecido.
2. Um objeto de massa 80 g a 920o C é colocado dentro de 400 g de água a 20o C. A temperatura de equilíbrio é 30o C, e o objeto e a água trocam calor somente entre si. Calcule o calor específico do objeto. O calor específico da água é 1 cal/ g. oC.
3. O alumínio tem calor específico 0,20 cal/g. o C e a água 1 cal/g. o C. Um corpo de alumínio, de massa 10 g e à temperatura de 80o C, é colocado em 10 g de água à temperatura de 20o C. Considerando que só há trocas de calor entre o alumínio e a água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico.

Questões
4. Diga, com suas palavras, o que você entende por "estado de equilíbrio térmico".
5. Quando dois corpos são colocados em contato, qual a condição necessária para que haja fluxo de calor entre eles?

Calor latente
"Quando uma substância está mudando de estado, ela absorve ou perde calor sem que sua temperatura varie. A quantidade de calor absorvida ou perdida é chamada calor latente."
Q = m.L
Q = quantidade de calor (cal)
m = massa (g)
L = calor latente da substância (cal/g)

Exercícios
6. Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 300 g de gelo a 0o C em água a 0o C, sabendo que o calor latente de fusão da água é LF = 80 cal/g.
7. Determine a quantidade de calor que se deve fornecer para transformar 70 g de água a 100o C em vapor de água a 100o C. Dado: calor latente de vaporização da água LV = 540 cal/g.
8. Uma substância de massa 200 g absorve 5000 cal durante a sua ebulição. Calcule o calor latente de vaporização.

Questões
9. Uma pessoa está cozinhando batatas em uma panela aberta com "fogo baixo". Quando a água entra em ebulição, desejando abreviar o tempo necessário para o cozimento, essa pessoa passa a chama para "fogo alto". Ela conseguirá cozinhar as batatas mais depressa? Explique.
10. Onde se demora mais para cozinhar feijão: numa panela aberta no Rio de Janeiro (nível do mar) ou em La Paz (4.000 m de altitude).
11. Em um certo local, observa-se que a água, em uma panela aberta, entra em ebulição a 80o C. Esse local está abaixo ou acima do nível do mar? Explique.
12. Para cozer um determinado alimento, devemos mergulhá-lo em certa quantidade de água pura e submetê-lo por algum tempo à temperatura de 120o C. Que providência devemos tomar para cozê-lo?
13. Para esfriar um refrigerante, você usaria gelo a 0o C ou água a 0o C?


Mudança de estado
Exercícios
1. Qual a quantidade de calor que 50 g de gelo a -20o C precisam receber para se transformar em água a 40o C? Dado: cgelo = 0,5 cal/g. oC; cágua = 1 cal/g. oC; é LF = 80 cal/g.
2. Têm-se 20 g de gelo a -10o C. Qual a quantidade de calor que se deve fornecer ao gelo para que ele se transforme em água a 20o C? Dado: cgelo = 0,5 cal/g. oC; cágua = 1 cal/g. oC; é LF = 80 cal/g.
3. Quanto de calor será necessário para levar 100 g de água a 50o C para vapor d' água a 100o C? LV = 540 cal/g.
4. Que quantidade de calor se exige para que 200 g de gelo a -40o C se transformem em vapor d'água a 100o C? LV = 540 cal/g.
5. O gráfico representa a temperatura de uma amostra de massa 20g de determinada substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve. Pede-se: a) a temperatura de fusão da substância; b) o calor latente de fusão da substância.

t (oC)
60 ..............................................

40 ............

20

0 20 50 90 Q (cal)

6. O gráfico abaixo representa a temperatura de uma amostra de 100g de determinado metal, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve. Pede-se: a) a temperatura de fusão do metal; b) o calor latente de fusão do metal.

t (oC)
360 ..............................................

330 ............

300

0 600 1200 1800 Q (cal)

DILATAÇÃO TÉRMICA

Dilatação linear

L0

t0 L
t

L

L = L - L0
t = t - t0

L = .L0. t
L = Lo (1 + . t )

L = variação no comprimento
= coeficiente de dilatação linear (oC-1)
t = variação da temperatura (oC)

Exercícios
7. Qual o aumento de comprimento que sofre uma extensão de trilhos de ferro com 1000 m ao passar de 0o C para 40o C, sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 12.10-6 oC-1 ?
8. Um cano de cobre de 4 m a 20o C é aquecido até 80o C. Dado do cobre igual a 17.10-6 oC-1 , de quanto aumentou o comprimento do cano?
9. O comprimento de um fio de alumínio é de 30 m, a 20o C. Sabendo-se que o fio é aquecido até 60o C e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é de 24.10-6 oC-1, determine a variação no comprimento do fio.
10. Uma barra de ferro tem, a 20o C, um comprimento igual a 300 cm. O coeficiente de dilatação linear do ferro vale 12.10-6 oC-1. Determine o comprimento da barra a 120o C.
11. Um tubo de ferro, = 12.10-6 oC-1, tem 10 m a -20o C. Ele foi aquecido até 80o C. Calcule o comprimento a final do tubo.
12. Uma barra de determinada substância é aquecida de 20o C para 220o C. Seu comprimento à temperatura de 20o C é de 5,000 cm e à temperatura de 220o C é de 5,002 cm. Determine o coeficiente de dilatação linear da substância.

Dilatação superficial




t0 t

A = A - A0

A = .A0. t
A = Ao (1 + . t )

= 2
A = variação da superfície
= coeficiente de dilatação superficial (oC-1)
t = variação da temperatura (oC)

Exercícios
1. Uma chapa de zinco tem área de 8 cm2 a 20oC. Calcule a sua área a 120o C. Dado: zinco = 52. 10-6 oC-1.
2. Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm2 a 10o C. Determine a área de sua superfície a 60o C. O coeficiente de dilatação superficial do chumbo vale 54. 10-6 oC-1.
3. Uma chapa de alumínio, = 48.10-6 oC-1, tem área de 2 m2 a 10o C. Calcule a variação de sua área entre 10o C e 110o C.
4. A variação da área de uma chapa é 0,04 cm2, quando a temperatura passa de 0o C para 200o C. Se a área inicial da chapa era 100 cm2, determine o coeficiente de dilatação superficial da chapa.

Questões
5. Num bar, dois copos se encaixaram de tal forma que o balconista não consegue retirar um de dentro do outro. Mergulhando o copo de baixo em água quente, os corpos se soltaram. Por quê?
6. Explique por que um copo de vidro comum provavelmente se quebrará se você o encher parcialmente com água fervendo.
7. Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista não deve deixá-lo muito esticado. Por quê?
8. Como se pode comprovar a dilatação linear de um sólido?

Dilatação volumétrica






t0 t

V = V - V0

V = .V0. t
V = Vo (1 + . t )

= 3
V = variação do volume
= coeficiente de dilatação volumétrica (oC-1)
t = variação da temperatura (oC)

Exercícios
9. Um petroleiro recebe uma carga 107 barris de petróleo no Golfo Pérsico, a uma temperatura de 50o C. Qual a perda em barris, por efeito de contração térmica, que esta carga apresenta quando á descarregada no Brasil, a uma temperatura de 10o C? Dado: petróleo = 10-3 oC-1.
10. Ao ser aquecido de 10o C para 210o C, o volume de um corpo sólido aumenta 0,02 cm3. Se o volume do corpo a 10o C era 100 cm3, determine os coeficientes de dilatação volumétrica e linear do material que constitui o corpo.

Questões
11. Um pino deve se ajustar ao orifício de uma placa à temperatura de 20o C. No entanto, verifica-se que o orifício é pequeno para receber o pino. Que procedimentos podem permitir que o pino se ajuste ao orifício?
12. Tendo enchido completamente o tanque de gasolina de seu carro, uma pessoa deixou o automóvel estacionado ao sol. Depois de um certo tempo, verificou que, em virtude da elevação da temperatura, uma certa quantidade de gasolina havia entornado. A) O tanque de gasolina dilatou? B) A quantidade que entornou representa a dilatação real que a gasolina sofreu?

TRANSMISSÃO DE CALOR

Condução térmica
"A condução térmica consiste numa transferência de energia de vibração entre as moléculas que constituem o sistema."

Questões
1. O isopor é formado por finíssimas bolsas de material plástico, contendo ar. Por que o isopor é um bom isolante térmico?
2. Os esquimós constróem seus iglus com blocos de gelo, empilhando-os uns sobre os outros. Se o gelo tem uma temperatura relativamente baixa, como explicar esse seu uso como "material de construção"?
3. Num antigo jingle de uma propaganda, ouvia-se o seguinte diálogo: - Toc, toc, toc, - Quem bate? - É o frio! E no final eram cantados os seguintes versos: "Não adianta bater, eu não deixo você entrar, os cobertores das Casas Pernambucanas é que vão aquecer o meu lar". Que comentário você tem a fazer sobre a veracidade física dessa propaganda?
4. Qual a aplicação prática dos materiais isolantes térmicos?
5. Por que a serragem é melhor isolante térmico que a madeira?
6. Um faquir resolveu fazer uma demonstração de sua arte entrando em um forno muito aquecido. Para que ele sinta a menor sensação de "calor" possível, é preferível que ele vá nu ou envolto em roupa de lã? Por quê?
7. Explique por que, em países de clima frio, costumam-se usar janelas com vidraças duplas. Esse tipo de janela chega a reduzir em até 50% as perdas de calor para o exterior.
8. Num mesmo ambiente, se você tocar um objeto metálico com uma mão e um objeto de madeira com a outra, vai sentir que o primeiro está "mais frio" que o segundo. Como você explica esse fenômeno se os dois objetos estão no mesmo ambiente e, portanto, na mesma temperatura?
9. Por que as panelas, em geral, têm seus cabos metálicos revestidos com madeira ou plástico?
Convecção térmica
"A convecção térmica é a propagação que ocorre nos fluidos (líquidos, gases e vapores) em virtude de uma diferença de densidades entre partes do sistema."






Questões
10. Por que, em uma geladeira, o congelador é colocado na parte superior e não na inferior?
11. Com base na propagação de calor, explique por que, para gelar o chope de um barril, é mais eficiente colocar gelo na parte superior do que colocar o barril sobre uma pedra de gelo.
12. Um aparelho de refrigeração de ar deve ser instalado em local alto ou baixo num escritório? E um aquecedor de ar? Por quê?


Irradiação térmica
"A irradiação é a transmissão de por intermédio de ondas eletromagnéticas. Nesse processo, somente a energia se propaga, não sendo necessário nenhum meio material."

Questões
13. Sabemos que o calor pode ser transferido, de um ponto para outro, por condução, convecção e radiação. Em qual desses processos a transmissão pode ocorrer mesmo que não haja um meio material entre os dois pontos?
14. Os grandes tanques, usados para armazenar gasolina (ou outros combustíveis), costumam ser pintados externamente com tinta prateada. Por quê?
15. Os prédios totalmente envidraçados precisam de muitos aparelhos de ar condicionado? Por quê?
16. Como se dá a propagação do calor do Sol até a Terra se entre esses astros não existe meio material?
17. Desenhe esquematicamente uma garrafa térmica e explique o seu funcionamento.

ESTUDO DOS GASES


gás
...

Transformação Isotérmica
"Transformação de um gás sob temperatura constante."

P1.V1 = P2.V2

P = pressão do gás
V = volume do gás

Transformação Isobárica
"Transformação a pressão constante."



T = tc + 273

T = temperatura do gás em graus Kelvin
tc = temperatura em graus Celsius

Transformação Isométrica
"Transformação a volume constante."



Lei geral dos gases perfeitos



Exercícios
1. Na temperatura de 300 K e sob pressão de 1 atm, uma massa de gás perfeito ocupa o volume de 10 litros. Calcule a temperatura do gás quando, sob pressão de 2 atm, ocupa o volume de 20 litros.
2. Dentro de um recipiente de volume variável estão inicialmente 20 litros de gás perfeito à temperatura de 200 K e pressão de 2 atm. Qual será a nova pressão, se a temperatura aumentar para 250 K e o volume for reduzido para 10 litros?
3. Um balão de borracha continha 3 litros de gás hélio, à temperatura de 27o C, com pressão de 1,1 atm. Esse balão escapuliu e subiu. À medida que o balão foi subindo, a pressão atmosférica foi diminuindo e, por isso, seu volume foi aumentando. Quando o volume atingiu 4 litros, ele estourou. A temperatura do ar naquela altura era 7o C. Calcule a pressão do gás em seu interior imediatamente antes de estourar.
4. Um gás ocupa o volume de 20 litros à pressão de 2 atmosferas. Qual é o volume desse gás à pressão de 5 atm, na mesma temperatura?
5. Um gás mantido à pressão constante ocupa o volume de 30 litros à temperatura de 300 K. Qual será o seu volume quando a temperatura for 240 K?
6. Num recipiente de volume constante é colocado um gás à temperatura de 400 K e pressão de 75 cmHg. Qual é a pressão à temperatura de 1200 K?
7. Sob pressão de 5 atm e à temperatura de 0o C, um gás ocupa volume de 45 litros. Determine sob que pressão o gás ocupará o volume de 30 litros, se for mantida constante a temperatura.
8. Uma certa massa de gás hélio ocupa, a 27o C, o volume de 2 m3 sob pressão de 3 atm. Se reduzirmos o volume à metade e triplicarmos a pressão, qual será a nova temperatura do gás?
9. Num dia de tempestade, a pressão atmosférica caiu de 760 mmHg para 730 mmHg. Nessas condições, qual o volume final de uma porção de ar que inicialmente ocupava 1 litro? (Suponha que a temperatura não tenha variado)
10. O gráfico representa a isobára para certa quantidade de um gás perfeito. Determine a temperatura TA.

V(m3)

60 ...........................
.
40 ............... .
. .
. .

0 TA 450 K T(K)

TERMODINÂMICA
"A termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado e o trabalho realizado numa transformação de um sistema."

Trabalho realizado por um gás


gás


= P. V

= trabalho realizado pelo gás
P = pressão exercida pelo gás
V = variação do volume
V = V2 - V1

Na expansão, Vfinal > Vinicial > 0
(o gás realiza trabalho)

Na compressão, Vfinal < Vinicial < 0
(o gás recebe trabalho do meio exterior)

Exercícios
1. Numa transformação sob pressão constante de 800 N/m2, o volume de um gás ideal se altera de 0,020 m3 para 0,060 m3. Determine o trabalho realizado durante a expansão do gás.
2. Um gás ideal , sob pressão constante de 2.105 N/m2, tem seu volume reduzido de 12.10-3 m3 para 8.10-3 m3. Determine o trabalho realizado no processo.
3. Sob pressão constante de 50 N/m2, o volume de um gás varia de 0,07 m3 a 0,09 m3. A) o trabalho foi realizado pelo gás ou sobre o gás pelo meio exterior? B) Quanto vale o trabalho realizado?

Trabalho pela área
Propriedade:
"O trabalho é numericamente igual a área, num gráfico da pressão em função da variação do volume."

P


= área

V1 V2 V
Exercícios
4. As figuras representam a transformação sofrida por um gás. Determinar o trabalho realizado de A para B em cada processo.


a) P (N/m2)

A B
20



0 5 V (m3)


b) P (N/m2)

A
30

B

0 6 V (m3)


c) P (N/m2)

A B
10 .........



0 2 5 V (m3)


d) P (N/m2)


8 ....................... B .

2 ......A.


0 0,5 2 V (m3)





Primeiro princípio da termodinâmica


Q U




Q = U +

Q = quantidade de calor
U = variação da energia interna
= trabalho

Q (absorvido) > 0 e Q ( cedido) < 0
(expansão) > 0 e (compressão) < 0
U = Ufinal - Uinicial

Exercícios
1. Num dado processo termodinâmico, certa massa de um gás recebe 260 joules de calor de uma fonte térmica. Verifica-se que nesse processo o gás sofre uma expansão, tendo sido realizado um trabalho de 60 joules. Determine a variação da energia interna.
2. Um gás recebe um trabalho de 150 J e absorve uma quantidade de calor de 320 J. Determine a variação da energia interna do sistema.
3. Um gás passa de um estado a outro trocando energia com o meio. Calcule a variação da energia interna do gás nos seguintes casos:
a)o gás recebeu 100 J de calor e realizou um trabalho de 80 J.
b) o gás recebeu 100J de calor e o trabalho realizado sobre ele é 80 J.
c) o gás cedeu 100 J de calor e o trabalho realizado sobre ele é 80 J.
4. Durante um processo, são realizados 100 J de trabalho sobre um sistema, observando-se um aumento de 50 J em sua energia interna. Determine a quantidade de calor trocada pelo sistema, especificando se foi adicionado ou retirado.
5. São fornecidos 14 J para aquecer certa massa de gás a volume constante. Qual a variação na energia interna do gás?



Segundo princípio da termodinâmica






Q1 Q2


= Q1 - Q2

Q1 = quantidade de calor fornecida para a máquina térmica.
= trabalho obtido
Q2 = quantidade de calor perdida.

Rendimento da máquina térmica



Exercícios
6. Uma máquina térmica recebe 100 joules de energia, mas devido às perdas por aquecimento, ela aproveita somente 50 joules. Determine o rendimento dessa máquina.
7. Um motor elétrico recebe 80 J de energia, mas aproveita efetivamente apenas 60 J. Qual é o rendimento do motor?
8. Uma máquina térmica, em cada ciclo, rejeita para a fonte fria 240 joules dos 300 joules que retirou da fonte quente. Determine o trabalho obtido por ciclo nessa máquina e o seu rendimento.
9. O rendimento de uma máquina térmica é 60%. Em cada ciclo dessa máquina, o gás recebe 800 joules da fonte quente. Determine: a) o trabalho obtido por ciclo; b) a quantidade de calor que, em cada ciclo, é rejeitada para a fonte fria.
10. Uma máquina térmica tem 40% de rendimento. Em cada ciclo, o gás dessa máquina rejeita 120 joules para a fonte fria. Determine: a) o trabalho obtido por ciclo nessa máquina; b) a quantidade de calor que o gás recebe, do ciclo, da fonte quente.


ÓPTICA GEOMÉTRICA

Conceitos
a) Corpo luminoso: são os corpos que emitem luz própria. Exemplo: o Sol, as estrelas, a chama de uma vela, etc.
b) Corpo iluminado: são os corpos que refletem a luz que recebem a luz de outros corpos. Exemplo: a luz.
c) Corpos opacos: são os corpos que impedem a passagem da luz.
d) Corpos transparentes: são os corpos que se deixam atravessar totalmente pela luz.
e) Corpos translúcidos: são os corpos que se deixam atravessar parcialmente pela luz.

Princípios da Óptica Geométrica
1º) Princípio da propagação retilínea da luz: Num meio homogêneo e transparente, a luz se propaga em linha reta.
2º) Princípio da reversibilidade dos raios de luz: O caminho seguido pela luz independe do sentido de propagação.
3º) Princípio da independência dos raios de luz: Um raio de luz, ao cruzar com outro, não interfere na sua propagação.

Exercícios
1. Um prédio projeta no solo uma sombra de 15 m de extensão no mesmo instante em que uma pessoa de 1,80 m projeta uma sombra de 2 m. Determine a altura do prédio
2. Qual a altura de uma árvore que projeta uma sombra de 3 m de comprimento, sabendo-se que nesse mesmo instante uma haste vertical de 2 m projeta uma sombra de 1 m?
3. Num mesmo instante, a sombra projetada de uma pessoa é de 5 m e a de um edifício é de 80 m. Sabendo que a altura da pessoa é 1,80 m, calcule a altura do edifício.
4. Qual o comprimento da sombra projetada por uma árvore de 5 m de altura se, no mesmo instante, um arbusto de 0,2 m de altura projeta uma sombra de 0,05 m?

Questões
5. Verifique se a afirmação abaixo é verdadeira ou falsa; justifique a sua escolha. "Para podermos enxergar um objeto, é apenas necessário que ele esteja iluminado."
6. Por que no fundo dos oceanos é sempre escuro, seja dia, seja noite, se a água é transparente?
7. Se uma pessoa vê os olhos de uma outra através de um complicado jogo de espelhos, é possível que a segunda pessoa veja os olhos da primeira?
8. Uma lâmpada acesa é um corpo luminoso ou um corpo iluminado? Por quê?


Câmara escura


o

i

-------- p ---------- ------- p' -----



Exercícios
9. Um objeto luminoso AB, de 5 cm de altura, está a 20 cm de distância de uma câmara escura de profundidade 10 cm. Calcular a altura da imagem formada.
10. Uma pessoa de 1,80 m de altura encontra-se a 2,4 m do orifício de uma câmara escura de 0,2 m de comprimento. Qual a altura da imagem formada?
11. Qual a altura da imagem de um poste de 5 m de altura colocado a 20 m de distância de uma câmara escura cujo comprimento é 0,3 m?
12. Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De uma árvore de altura 5 m obteve-se, no anteparo, uma imagem de altura 25 cm. Determine a distância da árvore até a câmara.

Questões
13. Por que a câmara escura de orifício produz imagens de cabeça para baixo, quando observadas por trás do anteparo?
14. Qual a principal limitação da câmara escura para que possa ser utilizada para tirar fotografia? Justifique.

A cor de um corpo
"A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete. Por exemplo, um corpo ao ser iluminado pela luz branca (que contém todas as cores), se apresenta azul, porque reflete a luz azul e absorve as demais. Um corpo iluminado pela luz branca se apresenta branco porque reflete todas as cores. Um corpo negro absorve todas as cores."

Luz branca
luz azul

corpo azul

Questões
1. Por que uma rosa é vermelha, a grama é verde e um carro é preto?
2. Têm-se três cartões, um branco, um vermelho e um azul. Como se apresentam esses cartões num ambiente iluminado pela luz vermelha?
3. Iluminando a bandeira brasileira com luz monocromática azul, você irá vê-la com que cor (ou cores) ?
4. Sob luz solar você distingue perfeitamente um cartão vermelho de um cartão amarelo. No entanto, dentro de um ambiente iluminado com luz violeta monocromática isso não será possível. Explique por quê.
5. Considere dois corpos, A e B, constituídos por pigmentos puros. Expostos à luz branca, o corpo A se apresenta vermelho e o corpo B se apresenta branco. Se levarmos A e B a um quarto escuro e os iluminarmos com luz vermelha, com que cores eles se apresentarão?
6. Uma flor amarela, iluminada pela luz solar:
a) reflete todas as luzes.
b) absorve a luz amarela e reflete as demais.
c) reflete a luz amarela e absorve as demais.
d) absorve a luz amarela e, em seguida, a emite.
e) Absorve todas as luzes e não reflete nenhuma.



Reflexão da luz

Reflexão regular: é a reflexão que ocorre numa superfície lisa e polida. Exemplo: espelho.
Reflexão difusa: é a reflexão que ocorre numa superfície irregular. Nesta reflexão os raios espalham-se desordenadamente em todas as direções.

Leis da reflexão
N

i r




1a lei : O raio incidente, o raio refletido e a normal pertencem ao mesmo plano.
2a lei : O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.

Exercícios
7. Um raio de luz forma com a superfície plana na qual incide um ângulo de 40o . Determine o ângulo de reflexão desse raio.
8. O ângulo formado entre o raio incidente e o raio refletido numa superfície espelhada é de 60o . Determine os ângulos de incidência e de reflexão.


60o




Espelho plano
"Considera-se espelho plano toda superfície plana e lisa onde predomine a reflexão regular da luz.


superfície refletora


superfície opaca



Formação de imagens num espelho plano

• O objeto e a imagem fornecida por um espelho plano são simétricos em relação ao espelho.
• Um espelho plano associa a um objeto real uma imagem virtual.




P P'

d d





Exercícios
1. Uma pessoa olha sua imagem num espelho. Para se ver melhor, ela se aproxima 1 m do espelho, sem que este se mova. A) Qual foi o deslocamento da imagem, em relação ao solo? B) Se a pessoa se mantivesse parada e o espelho fosse aproximado 1 m, qual seria o deslocamento da imagem em relação ao solo?
2. A distância de um ponto objeto à imagem fornecida por um espelho plano, vale 40 cm. Determine: A) a distância do objeto à superfície do espelho; B) a nova distância que separa o objeto e imagem, no caso de o objeto se aproximar 5 cm do espelho.
3. Uma pessoa corre para um espelho plano vertical com velocidade de 3 m/s. Com que velocidade a imagem da pessoa se aproxima do espelho?
4. Um automóvel tem velocidade de 10 km/h numa estrada retilínea. Num certo instante o motorista olha pelo espelho retrovisor e vê a imagem de uma árvore. A) Com que velocidade a imagem da árvore se afasta do homem? B) Com que velocidade a imagem da árvore se afasta da árvore?
5. Um espelho plano fornece uma imagem de um objeto situado a uma distância de 20 cm do espelho. Afastando-se o espelho 10 cm, que distância separará a antiga imagem da nova imagem?
Imagem de um objeto extenso fornecida por um espelho plano

Exercícios
6. A figura mostra um objeto diante de um espelho plano. Construa a imagem do objeto.










7. A figura mostra um objeto diante de um espelho plano. Construa a imagem do objeto.











8. A figura mostra um objeto diante de um espelho plano. Construa a imagem do objeto.










9. Num relógio, em que cada número foi substituído por um ponto, os ponteiros indicam quatro horas. Que horas uma pessoa verá, ao observar o relógio por reflexão, em um espelho plano?
10. Coloca-se, diante de um espelho plano, um cartão no qual está escrita a palavra FELIZ. Como se vê a imagem dessa palavra através do espelho?
ESPELHOS ESFÉRICOS
"Espelhos esféricos são superfícies refletoras que têm a forma de calota esférica. São côncavos se a superfície refletora for a parte interna, ou convexos, se a superfície refletora for a parte externa."





Eixo principal CC V



Representação

= =

C F V C F V

espelho côncavo espelho convexo


C = centro de curvatura do espelho (centro da esfera)
R = raio de curvatura (raio da esfera)
V= vértice
F = foco (F= R/2)

Propriedades
• Todo raio de luz que incide num espelho esférico paralelamente ao eixo principal reflete numa direção que passa pelo foco.


= =

C F V C F V


• Todo raio de luz que incide num espelho esférico numa direção que passa pelo foco reflete paralelamente ao eixo principal.


= =

C F V C F V

• Um raio de luz incidindo na direção do centro de curvatura de um espelho esférico reflete-se na mesma direção.


= =

C F V C F V





Construção de imagens
"A imagem de um ponto é obtida pela interseção de pelo menos, dois raios refletidos correspondentes a dois raios incidentes provenientes do ponto."


Espelho côncavo


=




C F V




Características da imagem:
REAL, INVERTIDA, MENOR


Imagem real : imagem na frente do espelho
Imagem virtual: imagem atrás do espelho

Imagem direita: objeto e imagem tem o mesmo sentido.
Imagem invertida: objeto e imagem tem o sentido oposto.

Imagem igual, maior ou menor que o objeto: quando comparada com o objeto, a imagem pode apresentar essas comparações.


Exercícios
1. Construa a imagem do objeto para cada um dos esquemas abaixo e determine as características dessa imagem.


a)

=




C F V




Características da imagem:


b)

=




C F V




Características da imagem:


c)

=




C F V




Características da imagem:

d) espelho convexo


=




C F V




Características da imagem:


Questões
2. Constrói-se um farol de automóvel utilizando um espelho esférico e um filamento de pequenas dimensões que pode emitir luz. A) O espelho utilizado é côncavo ou convexo? B) Onde se deve posicionar o filamento?
3. Pretende-se acender um cigarro, concentrando-se a luz solar através de um espelho esférico. A) O espelho deve ser côncavo ou convexo? B) Onde deve ser colocada a ponta do cigarro que se quer acender?
4. Em grandes lojas e supermercados, utilizam-se espelhos convexos estrategicamente colocados. Por que não se utilizam espelhos planos ou côncavos?
5. Vários objetos que apresentam uma superfície polida podem se comportar como espelhos. Diga se cada um dos objetos seguintes se comporta como espelho côncavo ou convexo, convergente ou divergente: A) Superfície interna de uma colher. B) Bola de árvore de Natal. C) Espelho interno do farol de um automóvel.
6. Para examinar o dente de uma pessoa, o dentista utiliza um pequeno espelho (como você já de deve Ter visto). Esse espelho permite que o dentista enxergue detalhes do dente (imagem ampliada e direta). Tendo em vista essas informações, responda: A) O espelho deve ser plano, côncavo ou convexo? B) A distância do dente ao espelho deve ser maior ou menor que a sua distância focal?

ESPELHOS ESFÉRICOS
(estudo analítico)



=

--------------------- p -----------------------------------
o

C i F V
--------------- p' --------------------
-------------------- R ---------------------------
-------- f -----------



p = distância do objeto ao espelho
p' = distância da imagem ao espelho
R = raio de curvatura
f = distância focal (f = R/2)
o = altura do objeto
i = altura da imagem


p' > 0 : imagem real
p' < 0 : imagem virtual
i > 0 : imagem direita
i < 0 : imagem invertida
f >0 : espelho côncavo
f < 0 : espelho convexo


Equações dos espelhos esféricos






Aumento linear transversal

ou



Exercícios
1. Um objeto de 5 cm de altura é colocado a 30 cm do vértice de um espelho côncavo de distância focal 50 cm. A) Qual a distância da imagem ao vértice do espelho? B) Qual o tamanho da imagem? C) A imagem é real ou virtual?
2. Em frente a um espelho côncavo de distância focal 20 cm, encontra-se um objeto real, a 10 cm de seu vértice. Determine: A) A posição da imagem; B) O aumento linear; C) a imagem é direita ou invertida?
3. Um objeto de 6 cm de altura está localizado à distância de 30 cm de um espelho esférico convexo, de 40 cm de raio de curvatura. Determine a posição da imagem
4. Um objeto de 3 cm de altura foi colocado diante de um espelho esférico convexo de raio de curvatura igual a 60 cm. Sendo o objeto perpendicular ao eixo principal e a sua abscissa igual a 15 cm, pergunta-se: A) Qual á a abscissa e a altura da imagem? B) A imagem é real ou virtual? Direita ou invertida?
5. Por meio de um pequeno espelho esférico côncavo, é possível projetar na parede a imagem da chama de uma vela. Colocando a chama a 40 cm do espelho, a imagem se forma a 200 cm de distância deste. A) Qual a distância focal do espelho? B) Faça um esquema com o objeto a imagem e o espelho.
6. Em um espelho esférico côncavo obtém-se uma imagem de altura quatro vezes maior que a altura do objeto. A abscissa da imagem vale 20 cm. A) Determine a abscissa do objeto. B) Qual a distância focal do espelho?
7. Uma pessoa, a 40 cm de um espelho côncavo, se vê 3 vezes maior e com imagem direita. Qual a distância focal do espelho?
8. Um espelho esférico encontra-se a 16 m de uma parede. Coloca-se uma lâmpada entre o espelho e a parede, obtendo-se sobre esta uma imagem 4 vezes maior. Determine o raio de curvatura do espelho.
9. Num anteparo a 30 cm de um espelho esférico, forma-se a imagem nítida de um objeto real situado a 10 cm do espelho. Determine: A) a distância focal e o raio de curvatura do espelho. B) O espelho é côncavo ou convexo?
REFRAÇÃO DA LUZ
"Quando a luz passa de um meio para outro ela pode mudar de direção, ou seja, refratar-se."

Índice de refração absoluto
"índice de refração de um meio qualquer em relação ao vácuo."

velocidade c

vácuo

outro meio

velocidade v




n = índice de refração
c = velocidade da luz no vácuo ( c= 300.000 km/s)
v = velocidade da luz em outro meio
nar 1

Exercícios
1. Certa luz monocromática apresenta num meio material velocidade igual a 150.000 km/s. Sendo a velocidade da luz no vácuo 300.000 km/s, determine o índice de refração absoluto para esse meio.
2. Determine o índice de refração absoluto de um líquido onde a luz se propaga com a velocidade de 200.000 km/s. A velocidade da luz no vácuo é 300.000 km/s.
3. O índice de refração absoluto da água é 1,3 para certa luz monocromática. Qual a velocidade de propagação da luz na água, se no vácuo ela se propaga com a velocidade de 300.000 km/s?
4. O índice de refração absoluto do vidro é 1,5 para certa luz monocromática. Qual a velocidade de propagação dessa luz no vidro?
5. A velocidade da luz amarela num determinado meio é 4/5 da velocidade da luz no vácuo. Qual o índice de refração absoluto desse meio?

Questões
6. Se um pescador quiser fisgar um peixe lançando obliquamente um arpão, ele deverá arremessá-lo acima ou abaixo da posição em que vê o peixe?
7. Como deve ser um meio para que a luz se propague nele em linha reta?
8. O que veríamos se mergulhássemos uma peça de vidro num líquido de mesmo índice de refração que o vidro?
9. A luz procedente do Sol poente se propaga através da atmosfera segundo uma trajetória curva, de modo que o Sol parece estar mais alto do que realmente está. Como se explica este fenômeno? Ilustre com um diagrama.


Índice de refração relativo

vA

A

B

vB




Exercícios
10. Numa substância A, a velocidade da luz é 250.000 km/s; numa substância B é 200.000 km/s. Determine: a) o índice de refração relativo da substância A em relação à substância B; b) o índice de refração relativo da substância B em relação à substância A.
11. O índice de refração absoluto da água é 1,3 e o do vidro é 1,5. Determine os índices de refração relativos da água em relação ao vidro e do vidro em relação à água.
12. Se o índice de refração de uma substância X em relação a outra Y é 0,5 e o índice de refração absoluto de Y é 1,8, qual é o índice de refração absoluto de X?
13. Se o índice de refração de uma substância X em relação a outra Y é 0,6 e o índice de refração absoluto de Y é 1,5, qual é o índice de refração absoluto de X?
Lei de Snell-Descartes



i
A

B

r





i = ângulo de incidência
r = ângulo de refração

Exercícios
1. Um raio luminoso incide na superfície que separa o meio A do meio B, formando um ângulo de 60o com a normal no meio A. O ângulo de refração vale 30o e o meio A é o ar, cujo índice de refração é nA = 1. Determine o índice de refração do meio B (nB). Dados: sen 30o = 0,5 e sem 60o = 0,9.
2. Quando se propaga de um meio A para um meio B, incidindo sob ângulo de 45o com a normal, um raio luminoso se refrata formando com a normal um ângulo de 60o . Sendo 1,4 o índice de refração do meio B, determine o índice de refração do meio A . ). Dados: sen 45o = 0,7 e sem 60o = 0,9.
3. Um raio luminoso passa do vidro para o ar, sendo o ângulo de incidência 30o e o de refração 45o . Calcule o índice de refração do vidro em relação ao ar. Dados: sen 30o = 0,5 e sem 60o = 0,7.
4. Um raio de luz passa do meio 1 para o meio 2, ambos transparentes. O ângulo de incidência é igual a 45o e o ângulo de refração 30o . Calcule o índice de refração do meio 2 em relação ao meio 1. ). Dados: sen 30o = 0,5 e sem 45o = 0,7
5. Um raio luminoso passa do ar para a água formando um ângulo i = 30o com a normal. Sabendo que o índice de refração da água em relação ao ar vale 4/3, calcule o valor do ângulo de refração.
LENTES ESFÉRICAS


Lente convergente










Lente divergente














A F O F' A'








A' F' O F A




F = foco principal objeto
F' = foco principal imagem
A = ponto antiprincipal objeto
A' = ponto antiprincipal imagem
O = centro óptico da lente



Propriedades





F' F'








F F







O O



Construção de imagens



o

A F O F' A' i


Características da imagem:
REAL, INVERTIDA, IGUAL




o i

A' F' O F A



Características da imagem:
VIRTUAL, DIREITA, MENOR

Exercícios
1. Nos esquemas abaixo, construa a imagem do objeto e dê as características dessa imagem.

a)




A F O F' A'



Características da imagem:



b)




A F O F' A'



Características da imagem:

c)



o

A' F' O F A




Características da imagem:



Questões
1. Um explorador, perdido na Antártica, conseguiu acender uma fogueira usando um bloco de gelo que obteve congelando água num pires. Como ele procedeu?

ONDAS
"Dá-se o nome de onda à propagação de energia de um ponto para a outro, sem que haja transporte de matéria."

Tipos de ondas
- Onda transversal
A vibração do meio é perpendicular à direção de propagação. Ex: ondas na corda.





- Onda longitudinal
A vibração do meio ocorre na mesma direção que a propagação. Ex: ondas sonoras no ar.






Classificação das ondas
- Ondas unidimensionais
Quando se propagam numa só direção. Ex: uma perturbação numa corda.
- Ondas bidimensionais
Quando se propagam ao longo de um plano. Ex: ondas na superfície da água.
- Ondas tridimensionais
Quando se propagam em todas as direções. Ex: ondas sonoras.

Natureza das ondas
- Ondas mecânicas
São aquelas originadas pela deformação de uma região de um meio elástico e que, para se propagarem, necessitam de um meio material. Ex: onda na superfície da água, ondas sonoras, ondas numa corda tensa, etc.
As ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
- Ondas eletromagnéticas
São aquelas originadas por cargas elétricas oscilantes. Ex: ondas de rádio, ondas de raios X, ondas luminosas, etc.
As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo.


Velocidade de propagação de uma onda







------------- s ---------



Exercícios
2. Deixa-se cair uma pequena pedra num tanque contendo água Observa-se uma onda circular de raio 30 cm em t=1s; em t=3s, o raio da onda circular é 90 cm. Determine a velocidade de propagação da onda.
3. As figuras representam duas fotos sucessivas de uma corda, na qual se propaga uma onda. O intervalo de tempo entre as duas fotos é 0,2 s. Qual a velocidade de propagação dessa onda?







------- 10 cm ---------

4. Da arquibancada de um estádio você presencia uma violente bolada na trave, a 60 m de distância. Qual o tempo decorrido a partir da bolada até você ouvi-la? Dado: velocidade do som no ar é 340 m/s.

Questões
5. Explique por que um pequeno barco de papel flutuando na água apenas sobe e desce quando atingido por ondas que se propagam na superfície do líquido.
6. "Durante a propagação da onda não há transporte de matéria, apenas transporte de energia". Dê exemplos que comprovem essa afirmação.


Ondas periódicas

---------- ----------
crista crista

A



vale vale

"Comprimento de onda ( ) é a distância entre dois pontos consecutivos do meio que vibram em fase,"

v = .f



v = velocidade de propagação da onda
= comprimento de onda
f = freqüência
T = período
A = amplitude

Exercícios
1. A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade v = 10 m/s. Determine a freqüência dessa onda e a amplitude.

-------- 5 m --------

2 m




2. Um conjunto de ondas periódicas transversais , de freqüência 20 Hz, propaga-se em uma corda. A distância entre uma crista e um vale adjacente é de 2m. Determine: A) o comprimento de onda; B) a velocidade da onda.
3. Num tanque pequeno a velocidade de propagação de uma onda é de 0,5 m/s. Sabendo que a freqüência do movimento é de 10 Hz, calcule o comprimento da onda.


4. Determine o comprimento de onda de uma estação de rádio que transmite em 1000 kHz.
5. Uma onda se propaga ao longo de uma corda com freqüência de 60 Hz, como ilustra a figura. A) Qual a amplitude da onda? B) Qual o valor do comprimento de onda? C) Qual a velocidade de propagação dessa onda?

------------------ 30 m ----------------------

10 m




6. Uma fonte produz ondas periódicas na superfície de um lago. Essas ondas percorrem 2,5 m em 2 segundos. A distância entre duas cristas sucessivas de onda é 0,25 m. Determine: A) a velocidade de propagação da onda; B) o comprimento de onda; C) a freqüência.

Questões
7. O que é crista de uma onda? O que é vale?
8. O que é período de uma onda? E freqüência?
9. O que é amplitude de uma onda?
10. Como podemos produzir uma onda?


Exercícios complementares
11. Ondas periódicas produzidas no meio de uma piscina circular de 6m de raio por uma fonte de freqüência constante de 2 Hz demoram 10 s para atingir a borda da piscina. Qual o comprimento de onda dessa vibração?
12. Num lago, correntes de ar produzem ondas periódicas na superfície da água, que se propagam à razão de 3 m/s. Se a distância entre duas cristas sucessivas dessas ondas é 12 m, qual o período de oscilação de um barco ancorado?
13. Numa corda tensa, propaga-se uma onda de comprimento de onda 0,2 m com velocidade igual a 8 m/s. Determine a freqüência e o período dessa onda.


Os fenômenos ondulatórios

- Reflexão de ondas
Quando uma onda que se propaga num dado meio encontra uma superfície que separa esse meio de outro, essa onda pode, parcial ou totalmente, retornar para o meio em que estava se propagando.

- Refração de ondas
É o fenômeno segundo o qual uma onda muda seu meio de propagação.

- Interferência
Num ponto pode ocorrer superposição de duas ou mais ondas, o efeito resultante é a soma dos efeitos que cada onda produziria sozinha nesse ponto.

- Difração
As ondas não se propagam obrigatoriamente em linha reta a partir de uma fonte emissora. Elas apresentam a capacidade de contornar obstáculos, desde que estes tenham dimensões comparáveis ao comprimento de onda.

- Ressonância
Quando um sistema vibrante é submetido a uma série periódica de impulsos cuja freqüência coincide com a freqüência natural do sistema, a amplitude de suas oscilações cresce gradativamente, pois a energia recebida vai sendo armazenada.

- Polarização
Polarizar uma onda significa orientá-la em uma única direção ou plano.

Questões
1. Conta-se que um famoso tenor italiano, ao soltar a voz num agudo, conseguia romper um copo de cristal. Como é possível explicar fisicamente essa ocorrência?
2. As ondas luminosas também podem sofrer difração, como as ondas sonoras. Explique por que é mais fácil perceber a difração sonora do que a difração luminosa.
3. Conta-se que na Primeira Guerra Mundial uma ponte de concreto desabou quando soldados, em marcha cadenciada, passaram sobre ela. Como é possível explicar essa ocorrência?
O SOM
As ondas sonoras são ondas mecânicas e portanto não se propagam no vácuo. São audíveis pelo homem quando sua freqüência se situa entre 20 Hz e 20.000 Hz.

Fontes de som
Em geral, as fontes de som são os corpos em vibração, como o cone de um alto-falante, as cordas vocais, etc."

A velocidade do som
Nos líquidos e nos sólidos, onde as moléculas estão mais próximas umas das outras, a velocidade do som é bem maior do que em um gás.
vsólidos > vlíquidos > vgases

Velocidade do som no ar: 340 m/s
Velocidade do som na água: 1450 m/s

Qualidades de um som
- Intensidade
Ë a qualidade que nos permite distinguir os sons fortes dos fracos.
- Timbre
É a qualidade que nos faz distinguir as vozes de duas pessoas, mesmo quando emitindo sons de mesma freqüência. Também permite diferenciar os sons de dois instrumentos musicais, mesmo quando eles emitem a mesma nota.
- Altura
É a qualidade do som que nos permite distinguir os sons graves dos agudos.

O eco
Quando uma onda sonora encontra um obstáculo à sua frente, ela pode retornar à sua fonte por reflexão.
O eco ocorre se a distância entre a origem do som e o obstáculo for, no mínimo, de 17 m. Nossos ouvidos têm a capacidade de distinguir sons emitidos num intervalo de tempo de, no mínimo, 0,1 s.

Sonar
É um equipamento colocado em navios que envia ondas sonoras em direção ao fundo do mar e recebe, posteriormente, a reflexão, podendo-se calcular a profundidade.

Questões
1. No filme Guerra nas estrelas, as batalhas travadas entre as naves são acompanhadas pelo ruído característico das armas disparadas e dos veículos explodindo. Fisicamente, isso realmente poderia ocorrer? Por quê?
2. Em um filme americano de faroeste, um índio colou seu ouvido ao chão para verificar se a cavalaria estava se aproximando. Há uma justificativa física para esse procedimento? Explique.
3. De que forma dois astronautas podem conversar na superfície da Lua?
4. Se você observar a distância alguém cortando lenha, primeiro verá o martelo batendo na madeira e só depois ouvirá o barulho. O mesmo fenômeno acontece com os raios, em dia de tempestade: primeiro vemos o clarão e depois ouvimos o trovão. Por que isso acontece?
5. Em que princípio se baseia o funcionamento do radar? E o do sonar?
6. Por que o som do eco é mais fraco que o som emitido?
7. A afirmação abaixo está errada. Comente o erro e corrija a frase: "Quando você fala, as partículas de ar se movem da sua boca até o ouvido de quem escuta".
8. Os morcegos têm uma visão extremamente deficiente, orientando-se, em seus vôos, pelas vibrações ultra-sônicas. Explique como isso é possível.

Exercícios
9. Uma pessoa ouve o som de um trovão 2 segundos depois de ver o relâmpago. Determine a que distância aproximadamente do observador caiu o raio. Considere a velocidade do som no ar igual a 340 m/s.
10. Se uma pessoa ouve o som do disparo de uma arma de fogo 5 s após a ter visto ser disparada, qual a distância entre o ouvinte e o atirador? Considerando vsom = 340 m/s.
11. A velocidade de propagação do som no ar é 340 m/s. Uma onda sonora de comprimento de onda no ar igual a 34 m é audível pelo homem? Justifique a sua resposta.
12. No stand de tiro-ao-alvo, o atirador ouve o eco do tiro que ele dispara 0,6 s após o disparo. Sendo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, determine a distância entre o atirador e o obstáculo que reflete o som.
13. Num passeio ao "vale do eco", um turista percebe que o primeiro eco de seu grito é ouvido 4 s após a emissão. Sendo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, determine a que distância dele se encontra o obstáculo refletor.
14. O som se propaga na água com velocidade de 1450 m/s. Qual a distância entre uma pessoa e a barreira refletora, para que ela possa receber o eco, nesse meio?
15. Com o "sonar", verifica-se, numa dada região do oceano Atlântico, que o intervalo de tempo entre a emissão de um pulso sonoro e sua posterior recepção é de 2 s. Se a velocidade do som na água do mar é 1500 m/s, qual a profundidade da região pesquisada?

Leitura complementar

Efeito Doppler
É comum a verificação de que, quando uma fonte sonora (uma ambulância com a sirene ligada, por exemplo) se aproxima ou se afasta de nós, o som que ouvimos não mantém uma freqüência constante. Nota-se que, à medida que a fonte se aproxima, o som ouvido vai se tornando mais agudo e, à medida que se afasta, o som ouvido vai se tornando mais grave.

Cordas vibrantes
Se uma corda tensa for vibrada, estabelecem-se nela ondas transversais que, superpondo-se às refletidas nas extremidades, originam ondas estacionárias. A vibração da corda transmite-se para o ar adjacente, originando uma onda sonora. Nos instrumentos musicais de corda, como o violão, violino, piano, etc., a intensidade do som é ampliada por meio de uma caixa de ressonância.

Tubos sonoros
Basicamente, um tubo sonoro é uma coluna de ar na qual se estabelecem ondas estacionárias longitudinais, determinadas pela superposição de ondas de pressão geradas numa extremidade com ondas refletidas na outra extremidade.