(Módulo 01/ AULA 01) – Definição, Ramos e Grandezas Físicas

1-1-1 DEFINIÇÃO DE FÍSICA

O termo física provém do grego ‘physiké‘, que quer dizer natureza. Intuitivamente a Física ocupa-se de estudar os fenômenos naturais.

1-1-2 RAMOS DA FÍSICA

A Física abrange várias partes segundo as grandezas e os fenômenos estudados. Para fins didáticos, destacaremos as seguintes partes na Tabela 1-1:

TABELA 1-1 Principais Ramos de estudo da Física 

Denomina-se grandezas físicas tudo o que pode variar quantitativamente. Cada grandeza física é medida em unidades específicas, comparando-a com um padrão estabelecido. A unidade é o nome particular que atribuímos às medidas dessa grandeza.

Exemplos

• A massa de um corpo é de 3 kg.

Nesse exemplo a massa é a grandeza; 3 a quantidade e kg a unidade de medida.

•  O volume de um cubo é de 20 L.

Nesse exemplo o volume é a grandeza; 20 a quantidade e L a unidade de medida.

1-1-4 CLASSIFICAÇÃO DAS GRANDEZAS FÍSICAS

As grandezas físicas podem ser classificadas em dois tipos principais: grandezas escalares e grandezas vetoriais. A seguir, apresentamos suas definições e exemplos para melhor compreensão:

Grandezas escalares: Essas grandezas são caracterizadas apenas por um valor numérico (número real), que pode ser positivo ou negativo, acompanhado de uma unidade de medida. Elas não possuem direção ou sentido.

Exemplos de grandezas escalares:

• Temperatura: A temperatura da água fervente atinge aproximadamente 100 graus Celsius (100 °C).
• Massa: A massa da Lua é cerca de 1/81 da massa da Terra (kg).
• Tempo: A luz do Sol leva aproximadamente 8 minutos e 20 segundos para viajar do Sol até a Terra (s).

Grandezas vetoriais: Essas grandezas são caracterizadas por um valor numérico (módulo ou intensidade), uma unidade de medida, uma direção e um sentido. Esses elementos são necessários para definir completamente uma grandeza vetorial.

Exemplos de grandezas vetoriais:

• Velocidade: Um carro desloca-se a uma velocidade de 60 km/h (quilômetros por hora) em direção ao sul.
• Força: Um empurrão é aplicado a uma caixa com uma força de 50 N (newtons), movendo-a para a direita.

• Deslocamento: Um avião viaja de Nova York para Los Angeles, com um deslocamento total de 4000 km (quilômetros) na direção oeste.

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  Macete para Classificar Grandezas: Escalar ou Vetorial?

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  Passo 1: Pegue a grandeza que deseja classificar e crie uma frase usando a seguinte estrutura:

  “Hoje está [valor da grandeza] na direção [indicar uma direção específica]”.

  Passo 2: Avalie se a frase faz sentido:

  • Se a frase fizer sentido, a grandeza é vetorial (porque direção importa).
  • Se a frase não fizer sentido, a grandeza é escalar (porque direção não faz diferença).

  Exemplos Práticos:

  1. Temperatura:
     Frase: “Hoje está 30°C na direção norte.”
  • A frase não faz sentido. Logo, temperatura é escalar.
  2. Velocidade:
     Frase: “O carro está a 60 km/h na direção leste.”
  • A frase faz sentido. Logo, velocidade é vetorial.
  3. Massa:
     Frase: “O saco de arroz pesa 5 kg na direção para cima.”
  • A frase não faz sentido. Logo, massa é escalar.
  4. Força:
     Frase: “Estou empurrando com 10 N na direção para o sul.”
  • A frase faz sentido. Logo, força é vetorial.

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  Dica Extra: Para lembrar:

  • Vetores precisam de direção para serem completos.
  • Escalares só têm valor (módulo) e não dependem de direção.

1-1-5 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES 

O Sistema Internacional de unidades (SI) estabelece sete unidades como fundamentais, cada uma delas correspondendo a uma grandeza.

Na Mecânica, o SI é denominado MSK, que corresponde às iniciais dos símbolos das três unidades fundamentais usadas: metro (m), segundo (s) e quilograma (kg). Essas unidades são a base para a expressão de todas as outras grandezas derivadas na Mecânica.

Observação: Todas as unidades, quando escritas por extenso, devem ter inicial minúscula, mesmo que sejam nomes de pessoas.

APLICAR

Exercícios Propostos

1. Assinale como vetorial (V) ou escalar (E) as seguintes grandezas:

• (   ) Temperatura
• (   ) Velocidade
• (   ) Tempo
• (   ) Aceleração
• (   ) Força

2. O que são grandezas escalares?
3. O que são grandezas vetoriais?
4. O calor e suas aplicações são estudados por qual parte da física?

Referências

• Halliday, David – Fundamentos de física, volume 1: mecânica / David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker; tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. – 8. ed. – Rio de Janeiro: LTC, 2008.
• BONJORNO, José Roberto et al. Física fundamental: novo: volume único, 2º grau. Editora FTD, 1999, 672 p.