Introdução a mecânica

Mecânica é a parte da Física que estuda os movimentos dos corpos e seu repouso. Não é de hoje que o homem procura explicações para os fenômenos ocorridos na natureza, essa busca vem desde a Antiguidade, principalmente no que diz respeito à explicação para os movimentos que os corpos executam. Talvez por isso, a mecânica seja o ramo de estudo mais antigo da Física. Homens famosos como Aristóteles, Galileu e Ptolomeu foram alguns dos muitos cientistas que estiveram na busca por explicações sobre os movimentos, além de serem os responsáveis pelo estabelecimento de muitas das leis que hoje conhecemos.

A mecânica em si estuda os seguintes movimentos:

• Movimento uniforme e uniformemente variado;
• Movimento circular;
• Lançamento vertical e oblíquo.

Ela, além de estudar esses movimentos que acontecem diariamente, busca a explicação para as suas ocorrências, fazendo análises das forças que atuam sobre os corpos em repouso ou em movimento. Essa é a dinâmica, uma parte da mecânica que tem como principal estudo a explicação de como um corpo em repouso é capaz de entrar em movimento e como é possível alterar o estado de movimento de um corpo.

Para o desenvolvimento do estudo da mecânica, bem como o de todas as outras áreas de estudo, é necessário ter o domínio dos conceitos de vetor e suas características (módulo, direção e sentido) e a compreensão e diferenciação entre grandezas escalares e vetoriais.

Conceitos Fundamentais da Física

Geralmente quando vamos fazer o estudo inicial de alguma disciplina, primeiramente procuramos saber do que ela trata, ou seja, qual a finalidade daquela matéria para nossas vidas, etc. Dessa forma, você pode estar se perguntando “Mas, afinal, o que é Física?”. Bem, uma forma cômoda de responder essa pergunta seria afirmamos: “Caro aluno, tudo o que você estudou até agora faz parte da Física”. A fim de completarmos essa afirmação, vamos a outra simples resposta:

“A Física estuda a natureza do Universo.”

A primeira parte da Física Clássica é denominada Mecânica. Esta é a parte da Física que estuda o movimento dos corpos, ou seja, é esta parte que procura responder questões como: o que é movimento? Como fazer para alterar o movimento de um corpo?, etc. Os objetos de estudo da Mecânica são divididos em cinemática, dinâmica e estática. Nosso objeto de estudo a princípio é a cinemática, que é a parte da Física que estuda o movimento de um corpo sem se preocupar com a causa desse movimento.

Movimento e Repouso

O que significa dizer que “um corpo está em movimento”? Em nossas experiências diárias não vemos dificuldades para responder essa pergunta. Se virmos, por exemplo, um poste na rua, diremos que ele está em repouso. Mas se virmos uma pessoa andando na rua, diremos que ela está em movimento. Segundo a Física, os conceitos de movimento e repouso são relativos, pois, para tal definição, devemos levar em consideração um referencial. Nesse caso, a definição correta de movimento e repouso é:

Um corpo estará em movimento sempre que mudar de posição, no decorrer do tempo, em relação a um referencial adotado; e em repouso, sempre que sua posição se mantiver a mesma (constante) no decorrer do tempo em relação ao referencial que foi adotado.

Referencial

Com a finalidade de tornar mais precisa a análise dos movimentos, podemos usar como referencial um sistema de coordenadas cartesianas, que provavelmente você viu nas aulas de Matemática. Adotando o sistema cartesiano, definimos referencial como sendo aquilo que serve de guia ou base.

Ponto material

Vamos considerar um trem de 200 m de comprimento e uma pessoa, ambos atravessando a mesma ponte de 800 m. O tamanho do pedestre é muito pequeno, comparado ao comprimento da ponte, portanto, analisando o movimento do pedestre, podemos desprezar seu tamanho, ou seja, suas dimensões, e considerá-lo como um ponto material. Portanto, definimos ponto material como sendo todo corpo cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias que envolvem este corpo.

Móvel

Em Física dizemos móvel para qualquer corpo que muda de posição no decorrer do tempo, em relação a um determinado referencial adotado.

Trajetória

Trajetória nada mais é do que a linha formada por todos os pontos ocupados sucessivamente por um móvel. Exemplo: o rastro deixado no céu por um avião representa um caminho, ou seja, representa uma trajetória sendo descrita pelo avião.

Espaço

Espaço é definido com sendo a medida do comprimento da trajetória do corpo em movimento (móvel).

Deslocamento escalar

Deslocamento escalar é a medida da variação do espaço percorrido pelo móvel em um determinado intervalo de tempo.

Programa do curso 3º ano

Eletricidade

1. Cargas elétricas e processos de eletrização da matéria.
2. Características básicas de condutores e isolantes.
3. Conceito das interações eletrostáticas e comparação entre essa interação com outros tipos de interações, em especial a gravitacional.
4. Campo elétrico.
5. Conceito de diferença de potencial e associação dessa quantidade a trabalho mecânico.
6. Superfícies equipotenciais e suas relações geométricas com linhas de forças.
7. Definição de corrente elétrica e Força eletromotriz.
8. Resistência, resistividade e condutividade elétrica.
9. Circuitos elétricos.
10. Associações de geradores, resistores e capacitores.

Programa do curso 2º ano

Termologia e Gases Ideais

1. Escalas termométricas. Princípios envolvidos na construção de escalas termométricas.
2. Processos de troca de calor.
3. Calor e energia térmica: equilíbrio térmico, calor sensível, calor latente e calor de combustão.
4. Mecanismos de transferência de calor.
5. Mecanismos de propagação de calor.
6. Dilatação térmica dos sólidos e dos líquidos, e a dilatação anômala da água.
7. Características e variáveis de estado de um gás ideal: pressão, volume e temperatura.
8. Equação geral dos gases ideais. Lei de transformações dos gases. Diagramas.

Termodinâmica

1. Trabalhos realizados por diferentes tipos de transformações gasosas.
2. Tipos de processos termodinâmicos.
3. Análise de máquinas térmicas e refrigeradores.
4. Ciclo de Carnot.
5. Conceito de entropia, processos termodinâmicos reversíveis e irreversíveis.