Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Estudo dos gases (III)

Borges e Nicolau

Teoria Cinética dos Gases

Gás ideal ou gás perfeito

No estudo do comportamento de um gás, consideramos o seguinte modelo:

• as moléculas do gás movimentam-se caoticamente;
• os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são perfeitamente elásticos;
• as moléculas não exercem forças entre si, exceto quando colidem;
• as moléculas apresentam volume próprio desprezível em comparação com o volume ocupado pelo gás.

O gás que obedece a este modelo é chamado gás perfeito ou gás ideal. Um gás real submetido a altas temperaturas e baixas pressões apresenta um comportamento que se aproxima ao de um gás ideal.

Pressão p exercida por um gás perfeito

A pressão p exercida por um gás perfeito pode ser dada em função da densidade μ do gás e da velocidade média v de suas moléculas:

Energia Cinética do gás perfeito

De p = (1/3).μ.v², vem:

A energia cinética de um determinado número de mols de um gás perfeito é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

Velocidade média das moléculas do gás

De Ec = (3/2).n.R.T, resulta:

A velocidade média das moléculas de um gás perfeito, a uma certa temperatura, depende da natureza do gás, dada pela massa molar M.

Energia Cinética média por molécula do gás

Seja N o número de moléculas do gás. A energia cinética média por molécula é dada por:

Sendo NA o número de Avogadro, podemos calcular o número de mols, dividindo N por NA: n = N/NA . Assim, temos:

A relação R/NA = k é denominada constante de Boltzmann e é igual a
1,38.10^-23 J/K. Portanto:

Gases diferentes à mesma temperatura têm a mesma energia cinética média por molécula.

Exercícios básicos

Exercício 1:
Um gás perfeito sofre uma transformação isobárica e seu volume é reduzido à metade do valor inicial. A temperatura absoluta do gás:
a) permanece a mesma;
b) duplica
c) triplica
d) cai à metade
e) fica três vezes menor

Exercício 2:
O que ocorre com a energia cinética do gás em virtude da transformação descrita na questão 1?
a) permanece a mesma;
b) duplica
c) quadruplica
d) cai à metade
e) fica quatro vezes menor

Exercício 3:
Certa massa de um gás perfeito sofre uma transformação de modo que sua temperatura aumenta de 127 ºC para 327 ºC. A relação entre as energias cinéticas do gás entre os estados inicial e final é igual a:
a) 1/3 b) 2/3 c) 1 d) 4/3 e) 5/3

Exercício 4:
Um mol de um gás perfeito ocupa o volume de 22,4 L, sob pressão de
1 atm e a 0 ºC. Sendo 1 atm = 10⁵ N/m² e 1 L = 10^-3 m³, qual é a energia cinética do gás?

Exercício 5:
Considere um recipiente contendo um gás perfeito. Analise as afirmações:
I) A energia cinética do gás independe da temperatura a que o gás se encontra.
II) A 0 ºC a energia cinética do gás é nula.
III) A energia cinética média por molécula independe da natureza do gás.
Tem-se:
a) Somente a afirmação I) é correta.
b) Somente a afirmação II) é correta.
c) Somente a afirmação III) é correta.
d) Todas as afirmações são corretas.
e) Somente duas das afirmações são corretas.

Exercício 6:
Dois recipientes, A e B, contém gases de naturezas diferentes. Os gases estão à mesma temperatura. O gás do recipiente A tem massa molar maior do que a do recipiente B. Sejam vA e vB as velocidades médias das moléculas de A e B, respectivamente. Pode-se afirmar que:

a) vA = vB
b) vA > vB
c) vA < vB
d) vA = 2vB
e) vA = vB/2

Cursos do Blog - Mecânica

Cinemática vetorial (III)

Borges e Nicolau

Composição de movimentos

Considere um barquinho movendo-se nas águas de um rio. O movimento do barquinho em relação às águas chama-se movimento relativo.
O movimento das águas que arrastam o barquinho em relação às margens é o movimento de arrastamento.
O movimento do barquinho em relação às margens, isto é, em relação à Terra, é o movimento resultante.

A velocidade do barquinho em relação às águas é a velocidade relativa
(vrel).
A velocidade das águas, isto é, a velocidade da correnteza é a velocidade de arrastamento (varr).
A velocidade do barquinho em relação às margens é a velocidade resultante (vres).

Tem-se a relação vetorial:

Portanto: a velocidade do movimento resultante é a soma vetorial das velocidades dos movimentos relativo e de arrastamento.

Considere os casos:

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Exercícios básicos

Exercício 1:
Um barco desce um rio com velocidade em relação às margens de módulo 20 m/s e, a seguir, sobe o rio com velocidade de 8,0 m/s também em relação às margens. Determine o módulo da velocidade do barco em relação às águas, considerado o mesmo na subida e na descida e o módulo da velocidade da correnteza.

Exercício 2:
Um ônibus se desloca em movimento retilíneo e uniforme com velocidade de módulo 72 km/h, em relação a uma estrada.
Um menino sai da parte traseira do ônibus e com passadas regulares se desloca até à parte dianteira, percorrendo em 5 s a distância de 10 m em relação ao ônibus. Determine:
a) O módulo da velocidade do menino em relação ao ônibus e em relação à estrada.
b) A distância que o menino percorre, em relação à estrada ao se deslocar da parte traseira até à parte dianteira do ônibus.

Sugestão:

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Exercício 3:
Um barco atravessa um rio de margens paralelas e de largura 2,0 km, com velocidade em relação à correnteza de módulo 8,0 km/h. O barco sai de um ponto A de uma margem e mantém seu eixo sempre perpendicular à correnteza, atingindo a outra margem. A velocidade da correnteza é constante e de módulo igual a 6,0 km/h. Determine:
a) o módulo da velocidade resultante do barco;
b) a duração da travessia;
c) o módulo da velocidade resultante do barco para que ele saia de A e atinja um ponto B da margem oposta, exatamente em frente ao ponto A de partida.

Exercício 4
Um avião possui em relação à Terra uma velocidade de 600 km/h, na direção norte-sul e sentido de sul para norte. Repentinamente o avião enfrenta um forte vento com velocidade, em relação à Terra, de
100 km/h, na direção oeste-leste e no sentido de oeste para leste. Para que o avião continue em sua rota original, qual deve ser o módulo da velocidade do avião em relação ao ar e qual é aproximadamente o ângulo que o eixo longitudinal do avião deve fazer com a direção norte-sul? É dada a tabela:

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Sugestão:

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Exercício 5
A chuva cai verticalmente com velocidade de módulo 3,0 m/s, em relação ao solo. Não há ventos. Uma pessoa caminha horizontalmente com velocidade de módulo √3 m/s. Para não se molhar ela inclina seu guarda-chuva de um ângulo θ com a horizontal. Qual é o valor de θ?

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Sugestão:

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Arte do Blog

Oscar Niemeyer

Borges e Nicolau

"Não é o ângulo reto que me atrai, nem a linha reta, dura, inflexível, criada pelo homem. O que me atrai é a curva livre e sensual, a curva que encontro nas montanhas do meu país, no curso sinuoso dos seus rios, nas ondas do mar, no corpo da mulher preferida. De curvas é feito todo o universo, o universo curvo de Einstein."

Oscar Ribeiro de Almeida de Niemeyer Soares Filho (Rio de Janeiro, 15 de dezembro de 1907). Arquiteto. Forma-se, em 1934, em arquitetura pela Escola Nacional de Belas Artes, no Rio de Janeiro. Nesse período, frequenta o escritório de Lucio Costa. Em 1936, integra a comissão formada para definir os planos da sede do Ministério da Educação e Saúde, no Rio de Janeiro, sob supervisão do arquiteto suíço Le Corbusier, a quem assiste, como desenhista, durante sua estada de três semanas na cidade.

Apresenta a solução adotada na construção do edifício, baseada no primeiro projeto do arquiteto suíço. Entre 1940 e 1944, projeta, por encomenda do então prefeito de Belo Horizonte, Juscelino Kubitschek, o conjunto arquitetônico da Pampulha, que se configura num marco de sua obra. Em 1947, é convidado pela ONU a participar da comissão de arquitetoscencarregada de definir os planos de sua futura sede em Nova York. Seu projeto, associado ao de Le Corbusier, é escolhido como base do plano definitivo. No Rio de Janeiro, em 1955, funda a revista Módulo. Em 1956, inicia, a convite do presidente da República, JK, colaboração na construção da nova capital, cujo plano urbanístico é confiado a Lucio Costa.

Em 1958, é nomeado arquiteto-chefe da nova capital e transfere-se para Brasília, onde permanece até 1960. Em 1972, abre um escritório em Paris.

Autor de extensa obra no Brasil, realiza também grande número de projetos no exterior, como a sede do Partido Comunista Francês, em Paris, 1967; a Universidade de Constantine, na Argélia, 1968; a sede da Editora Mondadori, em Milão, 1968. Tem sua obra exposta em mostras individuais, como Oscar Niemeyer, L'Architecte de Brasília, no Musée des Arts Décoratifs, Paris, 1965; Oscar Niemeyer 80 Anos, no MAM/RJ, 1987; Oscar Niemeyer: escultura, no MAC/Niterói, 1999, entre outras; e coletivas como From Aleijadinho to Niemeyer, no Salão de Exposições da ONU, Nova York, 1983, e Tradição e Ruptura: síntese de arte e cultura brasileiras, na Fundação Bienal, São Paulo, 1984.

Recebe, entre muitas outras homenagens e distinções, a Ordem de 
Comendador das Artes e Letras e a Medalha de Ouro da Academia de Arquitetura de Paris, 1982; o título de Doutor Honoris Causa da Universidade de São Paulo, 1995; e o Prêmio Leão de Ouro, na 6ª Bienal Internacional de Arquitetura de Veneza, 1996. (Fonte: Itaú Cultural)

Com 103 anos de idade, Oscar Niemeyer continua ativo, trabalhando diariamente em seu escritório no Rio de Janeiro.

Saiba mais aqui.

Especial de Sábado

Efeitos estudados em Física e seus descobridores

Efeito Compton

Borges e Nicolau

Arthur Holly Compton (1892–1962), físico estadunidense, descobriu a mudança do comprimento de onda dos raios X quando eram espalhados por um alvo de grafite. Este fenômeno é chamado Efeito Compton. O fato observado contrariava a teoria eletromagnética clássica, pois um elétron do alvo de grafite, no qual incidiam raios X de frequência f e comprimento de onda λ, oscilaria com a mesma freqüência f da radiação incidente, passando a irradiar ondas de mesma frequência f e mesmo comprimento de onda λ, de modo análogo aos elétrons que oscilam numa antena de transmissão de ondas de rádio.

Em seu experimento, ilustrado na figura, Compton fez incidir um feixe raios X sobre um alvo de grafite e este feixe espalhou-se em várias direções. Com um espectrógrafo de raios X mediu o comprimento de onda dos raios X espalhados numa direção definida pelo ângulo θ. Compton observou que prevaleciam dois comprimentos de onda: um igual ao comprimento de onda incidente, λ, e outro, λ' > λ.

(Esquema adaptado de http://pt.scribd.com/doc/24342599/Efeito-Compton)

Para explicar o fato de que λ' é maior do que λ, Compton considerou o caráter corpuscular das ondas eletromagnéticas, destacando que o espalhamento seria o resultado da colisão entre fótons dos raios X e os elétrons livres do alvo de grafite.

(Ilustração do livro Física Moderna de Walter R. Fuchs, Editora Polígono, São Paulo)

Sendo E = h.f o quantum de energia do fóton incidente e E’ = h.f’, do fóton espalhado e considerando que parte da energia do fóton incidente é transferida ao elétron com quem colide, resulta E’ < E e portanto f’ < f. De c = λ.f e c = λ'.f’, concluímos que λ' > λ. A diferença Δλ = λ' - λ, chamada desvio de Compton, aumenta com o aumento do ângulo θ.

Para os elétrons do alvo mais rigidamente presos à estrutura, o desvio de Compton não poderia ser detectado, por ser extremamente pequeno. Isto explica por que um dos comprimentos de onda dos raios X espalhados é igual ao comprimento de onda incidente.

Clique aqui para ver uma animação sobre o efeito Compton

Próximo Sábado: Efeito Doppler

Cursos do Blog - Respostas 18/05

Capacitância eletrostática de um condutor isolado

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Um condutor eletrizado com carga elétrica Q = 3 μC, adquire potencial elétrico V = 2.10³ volts.

a) Determine a capacitância³do condutor em nF (nano farad).
b) Dobrando-se a³carga elétrica do condutor o que ocorre com o seu potencial elétrico?³

Respostas:
a) C = 1,5 nF
b) Q = C.V: como C é constante, para um dado condutor, dobrando-se Q concluímos que V também dobra.

Exercício 2:
Um condutor está eletrizado com carga elétrica Q = 6 μC e sob potencial elétrico V = 5.10³ volts. Se a carga elétrica do condutor for reduzida a Q’ = 1,5 μC, qual será seu³novo potencial elétrico V’?

Resposta: V’ = 1,25.10³ volts

Exercício 3:
Qual deveria ser o raio de um condutor esférico para que sua capacitância fosse igual a 1 μF?
Dado: k0 = 9.10⁹ N.m²/C².

Resposta: 9000 m

Exercício 4:
Considerando-se a Terra um condutor esférico de raio R = 6,3.10³ km, qual é sua³capacitância?
Dado: k0 = 9.10⁹ N.m²/C². 

Resposta: 700 μF

Exercício 5:
Uma bexiga de forma esférica possui raio R e está eletrizada com carga elétrica Q, uniformemente distribuída em sua superfície. Seja C sua capacitância e V seu potencial elétrico. Infla-se a bexiga de modo que seu raio passa a ser igual a 2R e sua carga elétrica permanece igual a Q. Nesta nova condição, a capacitância da bexiga e o seu potencial elétrico são, respectivamente, iguais a:

a) 2C e V
b) 2C e 2V
c) 2C e V/2
d) C/2 e V/2
e) C/2 e 2V

Resposta: c

Cursos do Blog - Respostas 17/05

Estudos dos gases (II)

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Dez mols de um gás perfeito exercem a pressão de 1,0 atm, à temperatura de 0 ºC. Qual é o volume do recipiente que contém o gás?
É dada a constante universal dos gases perfeitos:
R = 0,082 (atm.L)/(mol.K)

Resposta: ≅ 224 L

Exercício 2:
Um recipiente contém 6,0 mols de um gás perfeito, sob pressão de 4,0 atm e à temperatura ambiente. A pressão externa é constante e igual a 1,0 atm. Um furo é feito no recipiente e parte do gás escapa até que seja atingido o equilíbrio. Qual é o número de mols do gás que permanece no recipiente?

Resposta: 1,5 mol

Exercício 3:
Certa massa de gás perfeito ocupa um volume de 5,0 L, sob pressão de 2,0 atm e à temperatura de 300 K. O gás sofre uma determinada transformação ocorrendo mudanças em suas três variáveis de estado. Três estados finais são propostos:

I) 3,0 L; 5,0 atm; 500 K
II) 8.0 L; 2,5 atm; 600 K
III) 6,0 L; 4,0 atm; 450 K

Qual destes estados é possível?

Resposta: II

Exercício 4:
A pressão de uma determinada massa de gás perfeito, contida num cilindro provido de êmbolo, triplica e seu volume se reduz à metade. Sejam T1 e T2 as temperaturas inicial e final do gás, medidas em kelvin. Determine a relação T2/T1.

Resposta: 1,5

Exercício 5:
Determinada massa de um gás perfeito sofre a transformação AB indicada no diagrama. Determine a temperatura T2.

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Resposta: 1000 K

Cursos do Blog - Respostas 16/05

Cinemática vetorial (II)

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Um ciclista realiza um movimento circular e uniforme com velocidade escalar v = 10 m/s. No instante t1 = 10 s ele passa pela posição A e no instante t2 = 30 s pela posição B, movimentando-se no sentido horário.

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a) Represente as velocidade vetoriais v1 e v2 nos instantes em que o ciclista passa por A e B, respectivamente.
b) Represente o vetor Δv = v2 - v1.
c) Calcule o módulo de Δv.
d) Calcule o módulo da aceleração vetorial média am no intervalo de tempo de t1 a t2.

Respostas:

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c) 10√2 m/s

d) √2/2 m/s²

Exercício 2:
Retome o exercício anterior e represente a aceleração vetorial no instante em que o ciclista passa pela posição C e calcule o módulo desta aceleração. Sabe-se que o raio da trajetória é de 100 m.

Respostas: 1 m/s²

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Exercício 3:
Um carro parte do repouso e realiza um movimento circular e uniformemente variado de raio 100 m, com aceleração escalar
α = 2 m/s².
a) Calcule os módulos da aceleração centrípeta, da aceleração tangencial e da aceleração total, 5 s após a partida. Sabe-se que neste instante o carro está passando pela posição P.
b) Represente os vetores velocidade, aceleração centrípeta, aceleração tangencial e aceleração total, no instante em que o carro passa por P.

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Respostas: a) 1 m/s²;  2 m/s²; √5 m/s²

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Exercício 4:
Uma moto desenvolve um movimento circular e num determinado instante passa pela posição P. Neste instante representamos sua velocidade vetorial v, a aceleração resultante a e suas componentes centrípeta acp e tangencial at.
Responda:
a) O movimento da moto, no instante em que passa por P, é acelerado ou retardado?
b) Sendo o módulo da aceleração resultante na posição P igual a 6 m/s², calcule os módulos das acelerações tangencial e centrípeta .
c) No instante indicado v = 10 m/s, qual é o raio da trajetória?
Dados: sen 30º = 0,5 e cos 30º = √3/2

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Respostas:
a) Retardado
b) 3 m/s²; 3√3 m/s²
c) 100√3/9 m²

Exercício 5:
Complete a tabela escrevendo uma das opções: nula ou não nula.

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Resposta:

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Cavalo em movimento

(UEL-PR)
O cavalo anda nas pontas dos cascos. Nenhum animal se parece tanto com uma estrela do corpo de balé quanto um puro sangue em perfeito equilíbrio, que a mão de quem o monta parece manter suspenso. Degas pintou-o e procurou concentrar todos os aspectos e funções do cavalo de corrida: treinamento, velocidade, apostas e fraudes, beleza, elegância suprema. Ele foi um dos primeiros a estudar as verdadeiras figuras do nobre animal em movimento, por meio dos instantâneos do grande Muybridge. De resto, amava e apreciava a fotografia, em uma época em que os artistas a desdenhavam ou não ousavam confessar que a utilizavam.

(Adaptado de: VALÉRY, P. Degas Dança Desenho. São Paulo: Cosac & Naif, 2003, p. 77.)

Figura acima: (Adaptado de: Eadweard Muybridge. Galloping Horse, 1878.Disponivel em: Acesso em: 20 out. 2010.)

Suponha que a sequência de imagens apresentada na figura foi obtida com o auxílio de câmeras fotográficas dispostas a cada 1,5 m ao longo da trajetória do cavalo. Sabendo que a frequência do movimento foi de 0,5 Hz, a velocidade média do cavalo é:

a) 3 m/s

b) 7,5 m/s

c) 10 m/s

d) 12,5 m/s

e) 15 m/s

Solução:

Analisando a sequência de imagens notamos que a partir da décima primeira o movimento do cavalo começa a se repetir.

Portanto, durante um período T = 1/f = 1/0,5 Hz = 2 s, o cavalo percorre 10 x 1,5 m = 15 m. Assim, a velocidade média do cavalo será:

Vm = 15 m/2s   =>  Vm = 7,5 m/s

Resposta: b

Leituras do Blog

 

O Fantástico e Onipresente Número PI (π) 

Professor Carlos Magno Torres 
Pelo fato de o número pi ser representado por uma letra do alfabeto grego, poderíamos pensar que os antigos gregos tenham sido os primeiros a utilizá-lo. Bem, não é o que a história diz. Não se pode precisar a origem do pi com tanta certeza como a que temos quanto à do primeiro aparecimento do pi representado pela letra “π”. Foi em 1706, no livro do matemático inglês William Jones (1675-1749). Curiosamente, em 1647, o também matemático inglês William Oughtred (1574-1660) usou a letra “π” para representar o perímetro da circunferência, talvez por se tratar da primeira letra da palavra grega “periferia” (περωερια), que significa perímetro, contorno ou borda.
A razão constante entre o perímetro e o diâmetro de qualquer circunferência já era conhecida, desde cerca de 1900 a.C, no antigo Egito, que usava o pi com o valor 25/8 (3,1250). Na Babilônia usava-se o pi com o valor 256/81 (3,1605) e na Índia adotava-se a fração 339/108 (3,1389) para o valor de pi .
O genial Arquimedes adotava a fração 22/7 para representar o pi: 22/7 = 3,142857...
Um desvio de apenas 0,04%! Absolutamente genial, não?!
Quando Leonhard Euler (1707-1783), outro gênio da matemática, começou a utilizar a letra “π” para representar essa “mágica” constante em seus trabalhos mundialmente reconhecidos, essa notação se firmou definitivamente.
De acordo com o matemático russo G. Gléizer, em um texto bíblico hebraico que data de alguma época entre os séculos X e V a.C., encontramos o pi com uma notável exatidão de cinco algarismos: 3,1415094!
Uma excelente aproximação para pi, até o sexto dígito decimal, é a fração 355/113 que fornece o valor 3, 14159292... . Um desvio percentual de apenas 8,0 milionésimos!
Para cálculos de média precisão podemos usar π ≃ 3,14 ou 3,1416. Em algumas aplicações de menor precisão ou apenas para facilitar cálculos manuais ou mentais, adotamos π ≃ 3, cometendo um erro da ordem de 4,5%. Em outras situações encontramos π² ≃ 10, com um erro de apenas 1,32% (π² ≃ 9,8696...).
No início dos anos 1970 o físico Richard P. Feynman lançou a ousada hipótese cosmológica de que o ano terrestre teria “π · 10⁷ segundos” ou 10π milhões de segundos!
Um relógio de altíssima precisão mediu a duração do ano de 1975, apontado um resultado de 3,1492·10⁷ segundos. Uma diferença de apenas 0,24% em relação à hipótese de Feynman! Simplesmente notável!

Abaixo temos o pi com suas 50 primeiras “casas” decimais: 

π = 3.14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 41971 69399 37510...

Se representarmos o pi com apenas 11 algarismos decimais, podemos calcular o comprimento de uma circunferência na qual se ajusta a circunferência equatorial da Terra, com menos de um milímetro de folga. Atualmente são conhecidos alguns trilhões de dígitos significativos do número pi.

Portanto, é natural e inevitável que se faça a pergunta: Mas,... qual é a utilidade ou a aplicação prática de se conhecer o pi com tanta precisão? Mesmo o mais obstinado engenheiro necessitaria de, no máximo, 7 ou 8 dígitos decimais nos seus cálculos. Um físico, obcecado por precisão, só precisaria de 15 ou 20 dígitos decimais, se tanto. Então, para quê tanto esforço?! Será que o número pi ainda esconde algum “grande segredo”???

Atualmente o cálculo de mais e mais casas decimais do número pi é usado para testar e comparar o desempenho de hardwares digitais específicos e de rotinas de softwares de segurança, por exemplo, em criptografia. 
A letra grega “π” equivale à nossa letra “p” minúscula.

Expressões que “levam” ao número π ou a valores próximos dele 

• O número π segundo Leonhard Euler:
π² = 6.(1/1² + 1/2² + 1/3² + 1/4² + ...)

• O número π segundo Gottfried Wilhelm Leibniz:
π = 4.(1/1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + ...) 

• O número π com a sua calculadora: 
355/113 ≃ 3,141592..., com um erro de apenas  8,0.10^-6 % !

π = 16.arctg(1/5) - 4.arctg(1/239); aqui 1/5 e 1/239 são arcos medidos em radianos.

Aproximações que envolvem o Pi

- razão entre as massas do próton e do elétron em função do π:
mp/me ≃ 4.π.(4π - 1/π).(4π - 2/π) = 1836,15..., com um desvio de apenas 0,05 %.

- aceleração da gravidade na superfície da Terra, em função do pi:
g ≃ π² , com um erro de apenas 0,64 %.

- pi como raiz quadrada de dez:
Se π² ≃ 10  =>  π ≃ √10 ≃ 3,1623, com um erro de apenas 0,66 %.

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Experiências notáveis

(UEG-GO)
O texto a seguir refere-se às questões de 1 a 4 (Considere g = 10 m/s² e a carga do elétron em valor absoluto = 1,6.10^-19 C)

Os Dez Mais Belos Experimentos da Física

A edição de setembro de 2002 da revista Physics World apresentou o resultado de uma enquete realizada entre seus leitores sobre o mais belo experimento da Física. Na tabela abaixo são listados os dez experimentos mais votados.

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Questão 1:
O segundo experimento mais belo da Física, eleito pelos leitores da revista Physics World, foi o realizado por Galileu Galilei, na Itália, na famosa torre de Pisa. Acredita-se que ele tenha soltado no mesmo instante três objetos de massas diferentes, em que M1 > M2 > M3. Desconsiderando-se as possíveis resistências dos corpos com o ar, durante toda a descida, as velocidades dos corpos ao chegar ao solo são?

a) V1 = V2 = V3
b) V1 > V2 > V3
c) V1 < V2 < V3
d) Não é possível relacionar as velocidades, já que não conhecemos a forma e a densidade dos objetos nem o tempo de queda.

Questão 2:
O experimento de decomposição (dispersão) da luz solar, realizado por Newton, é extraordinariamente simples, sendo necessário somente um prisma. Como ilustra a figura abaixo, ao passar por um prisma, a luz solar, que é branca, se decompõe nas cores do arco-íris.

Com relação aos fenômenos da luz ao atravessar o prisma, é CORRETO afirmar:

a) Na dispersão da luz, a luz monocromática de maior frequência sofrerá o menor desvio.
b) Num prisma, a dispersão da luz branca é menos acentuada que numa única superfície dióptrica.
c) A separação da luz branca nas cores do arco-íris é possível porque cada cor tem um índice de refração diferente.
d) Neste experimento, Newton demonstrou que,combinando dois ou mais prismas, é possível decompor a luz branca, porém a sua recomposição não é possível.

Questão 3:
Embora as experiências realizadas por Millikan tenham sido muito trabalhosas, as idéias básicas nas quais elas se apoiam são relativamente simples. Simplificadamente, em suas experiências, R. Millikan conseguiu determinar o valor da carga do elétron equilibrando o peso de gotículas de óleo eletrizadas, colocadas em um campo elétrico vertical e uniforme, produzido por duas placas planas ligadas a uma fonte de voltagem,conforme ilustrado na figura abaixo.

Supondo que cada gotícula contenha cinco elétrons em excesso, ficando em equilíbrio entre as placas separadas por d = 1,50 cm e submetendo-se a uma diferença de potencial VAB = 600 V, a massa de cada gota vale, em kg:

a) 1,6 x 10^-15
b) 3,2 x 10^-15
c) 6,4 x 10^-15
d) 9,6 x 10^-15

Questão 4:
O décimo mais belo experimento da Física é o do pêndulo de Foucault. Neste experimento, realizado em 1851, o francês Jean-Bernard Leon Foucault

a) calculou o módulo da aceleração da gravidade local.
b) reforçou a existência do campo magnético terrestre.
c) demonstrou que a Terra tem forma arredondada.
d) provou que a Terra gira em torno do seu eixo.

Respostas:

Questão 1:
Os objetos estando em queda livre, num mesmo local, movimentam-se com a mesma aceleração, independentemente de suas massas. Abandonados da mesma altura, atingem o solo com a mesma velocidade. Abandonados da mesma altura e no mesmo instante chegam ao solo simultaneamente.

Resposta: a

Questão 2:
A luz violeta é a que possui maior frequência e é a que sofre maior desvio.
Num prisma, a dispersão da luz branca é mais acentuada, pois a luz atravessa duas superfícies.
A separação da luz branca nas cores do arco-íris é possível porque, para um determinado meio material transparente, cada cor tem um índice de refração diferente.
Por meio de uma associação de prismas Newton foi capaz de decompor e recompor a luz branca.

Resposta: c

Questão 3:
P = Fe => m.g = q.E => m.g = q.VAB/d =>
m.10 = 5.1,6.10^-19.600/1,50.10^-2 =>
m = 3,2.10^-15 kg

Resposta: b

Questão 4:
Em 1851 o físico francês Jean-Bernard Leon Foucault, provou que a Terra gira em torno de seu eixo, sem a necessidade de constatações astronômicas. Para isto, construiu um pêndulo de 67 m de comprimento com uma esfera pendular de massa 30 kg. O pêndulo foi suspenso do alto da cúpula do Panteão, em Les Invalides, Paris. Durante o movimento escoa areia da esfera. Constata-se que o plano de oscilação do pêndulo gira em relação a um referencial fixo à Terra (referencial não inercial, referencial girante), realçando a rotação da Terra.

Resposta: d