Ramos da Física

A fim de trazer os principais temas de física trabalhados no Ensino Médio (Física Elementar), trago aqui uma relação dos ramos dessa ciência listado pelo ENEM, junto de um breve resumo a fim de organizar o foco de estudo e saber o que se enfrentará. Logo abaixo de cada tema, trago um material complementar que vou desenvolvendo com o passar do tempo. Vamos a eles:


INTRODUÇÃO A FÍSICA

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados ao conhecimento básico e fundamental da física:

  • Noções de ordem de grandeza.
  • Notação Científica.
  • Sistema Internacional de Unidades.
  • Metodologia de investigação: a procura de regularidades e de sinais na interpretação física do mundo.
  • Observações e mensurações: representação de grandezas físicas como grandezas mensuráveis.
  • Ferramentas básicas: gráficos e vetores.
  • Conceituação de grandezas vetoriais e escalares.
  • Operações básicas com vetores.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

Material Complementar

  • Como Resolver Questões de Física
    Arquivo PDF com a apresentação realizada por mim na semana do Enem 2012 e 2013 sobre como resolver questões de física (ampliado). [Última atualização 18/Jan/2014]
  • A Escala do Universo
    Um site que mostra as Ordens de Grandeza de diversos corpos do Universo. Após entrar no link, clique em Português (Brasileiro).
  • SI no Brasil 
    Importância do SI na legislação brasileira. Vale a pena conferir quem está com dificuldade na aplicação das unidades de medida.

MECÂNICA

A Mecânica pode ser considerada o primeiro ramo da física que foi efetivamente desenvolvido e sistematizado pelos moldes da experimentação. Seu estudo através do então recém desenvolvido método científico, teve um efetivo começo no século 16 com os trabalhos de Galileu Galilei (1564 — 1642) e outros contemporâneos, que começaram a colocar em debate a física aristotélica ainda vigente. Entretanto, foi com a publicação do livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Naturais da Filosofia Natural)comumente chamado de Principia, publicado pelo físico inglês Sir Issac Newton (1643 —1727), que a mecânica finalmente tomou forma.

newtonplanets

Didaticamente, podemos separar o estudo da mecânica nas seguintes frentes:

  1. Cinemática: Estuda o movimento dos corpos sem considerar suas causas. [1]
  2. Dinâmica: Estuda o movimento dos corpos, considerando suas causas. [1]
  3. Estática: Estuda os corpos em repouso. [1]

Dentro da Dinâmica temos ainda todo o desenvolvimento da Lei da Gravitação Universal, bem como o estudo realizado por Kepler. Em Estática, se considera também o estudo da hidrostática.

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados a essa frente de estudo:

  • Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade e aceleração.
  • Relação histórica entre força e movimento.
  • Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica.
  • Casos especiais de movimentos e suas regularidades observáveis.
  • Conceito de inércia.
  • Noção de sistemas de referência inerciais e não inerciais.
  • Noção dinâmica de massa e quantidade de movimento (momento linear).
  • Força e variação da quantidade de movimento.
  • Leis de Newton.
  • Centro de massa e a ideia de ponto material.
  • Conceito de forças externas e internas.
  • Lei da conservação da quantidade de movimento (momento linear) e teorema do impulso.
  • Momento de uma força (torque).
  • Condições de equilíbrio estático de ponto material e de corpos rígidos.
  • Força de atrito, força peso, força normal de contato e tração.
  • Diagramas de forças.
  • Identificação das forças que atuam nos movimentos circulares.
  • Noção de força centrípeta e sua quantificação.
  • A hidrostática: aspectos históricos e variáveis relevantes.
  • Empuxo.
  • Princípios de Pascal,
  • Arquimedes e Stevin: condições de flutuação, relação entre diferença de nível e pressão hidrostática.
  • Conceito de energia potencial e de energia cinética.
  • Conservação de energia mecânica e dissipação de energia.
  • Trabalho da força gravitacional e energia potencial gravitacional.
  • Forças conservativas e dissipativas.
  • Força peso.
  • Aceleração gravitacional.
  • Lei da Gravitação Universal.
  • Leis de Kepler.
  • Movimentos de corpos celestes.
  • Influência na Terra: marés e variações climáticas.
  • Concepções históricas sobre a origem do universo e sua evolução.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

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TERMOLOGIA

A Termologia ou Termofísica “estuda os fenômenos do aquecimento e resfriamento dos corpos, através da definição de novas grandezas (por exemplo: pressão, temperatura, energia interna, calor) e das relações matemáticas e físicas que as envolvem. Para isso, os corpos são estudados tanto no nível macroscópico quanto no microscópico”. [2]

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados a essa frente de estudo:

  • Conceitos de calor e de temperatura.
  • Escalas termométricas.
  • Transferência de calor e equilíbrio térmico.
  • Capacidade calorífica e calor específico.
  • Condução do calor.
  • Dilatação térmica.
  • Mudanças de estado físico e calor latente de transformação.
  • Comportamento de gases ideais.
  • Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot.
  • Leis da Termodinâmica.
  • Aplicações e fenômenos térmicos de uso cotidiano.
  • Compreensão de fenômenos climáticos relacionados ao ciclo da água.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

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em construção


ÓPTICA

A Óptica “tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida” [1].

Litografia de M.C. Escher (1898-1972), artista gráfico holandês.

Litografia de M.C. Escher (1898-1972), artista gráfico holandês.

A parte da física estudada no Ensino Médio é somente a Óptica Geométrica que é a “parte que estuda fenômenos luminosos sem considerar a natureza da luz. (…) [Baseia-se] na sua propagação retilínea e nas leis da reflexão e da refração. Esta parte estuda (…) suas aplicações em lentes, espelhos, lunetas, telescópios, projetores, prismas e etc” [1].

Contudo, para um conhecimento pleno dos fenômenos ópticos que nos cercam, devemos considerar a natureza íntima da luz, ou seja, a tratarmos como uma onda eletromagnética. Quando assim o fazemos, estamos unificando a óptica à ondulatória. Existem algumas outras abordagens, como a Óptica de Fourier e Óptica Quântica, além da Óptica Física (ou Ondulatória) que não se estuda no nível médio.

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados a essa frente de estudo:

  • Reflexão e refração.
  • Óptica geométrica: lentes e espelhos.
  • Formação de imagens.
  • Instrumentos ópticos simples.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

Material Complementar

  • O Nome da Cor
    Caderno Educativo de uma exposição realizada no SESC Santana em 2013 sobre as cores. Possui uma explicação muito boa sobre o que é cor do ponto de vista científico (páginas 14 e 15). Vale a pena conferir.

ONDULATÓRIA

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados a essa frente de estudo:

  • Feixes e frentes de ondas.
  • Fenômenos ondulatórios.
  • Pulsos e ondas.
  • Período, frequência, ciclo.
  • Propagação: relação entre velocidade, frequência e comprimento de onda.
  • Ondas em diferentes meios de propagação.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

Material Complementar

  • Fisiologia do Som
    Vídeos interessantes sobre a captação sonora e o som do Canal Nerdologia.
  • Faixa (Gama) de Frequências
    Certos animais conseguem detectar freqüências inaudíveis para o ouvido humano. Segue abaixo alguns destes:

    Animal
    (Ser Humano)
    Mínimo (Hz)
    (20)
    Máximo (Hz)
    (20.000)
    Elefante 20 10.000
    Pássaro 100 15.000
    Gato 30 45.000
    Cão 20 30.000
    Chimpanzé 100 30.000
    Baleia 40 80.000
    Aranha 20 45.000
    Morcego 20 160.000

    FONTE:  http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/index_aaudicao.htm


ELETROMAGNETISMO

No Edital do ENEM de 2013 (igual de 2014), consta os seguintes items a serem estudados e que serão cobrados no exame, relacionados a essa frente de estudo:

  • Carga elétrica e corrente elétrica.
  • Lei de Coulomb.
  • Campo elétrico e potencial elétrico.
  • Linhas de campo. Superfícies equipotenciais.
  • Poder das pontas.
  • Blindagem.
  • Capacitores.
  • Efeito Joule.
  • Lei de Ohm.
  • Resistência elétrica e resistividade.
  • Relações entre grandezas elétricas: tensão, corrente, potência e energia.
  • Circuitos elétricos simples.
  • Correntes contínua e alternada.
  • Medidores elétricos.
  • Representação gráfica de circuitos.
  • Símbolos convencionais.
  • Potência e consumo de energia em dispositivos elétricos.
  • Campo magnético.
  • Imãs permanentes.
  • Linhas de campo magnético.
  • Campo magnético terrestre.

Assim, dominando essas frentes, se tem o preparo mínimo necessário para enfrentar, além do ENEM, os principais vestibulares do país.

Material Complementar

  • O Chuveiro Elétrico
    Funcionamento do Chuveiro Elétrico, e algumas possíveis formas de se cobrar em vestibulares o assunto.