Física II
Descrição: O curso de Física II é dividido em mecânica e termodinâmica, sendo a parte de fluidos uma transição entre elas. A maior parte do curso será fenomenológica, ou seja, construiremos modelos a partir dos resultados de experimentos. Em algumas partes, como na mecânica, no entanto, a formulação de modelos a partir de primeiros princípios será adotada. Espera-se que ao final do curso o aluno compreenda conceitos como torque, momento angular, leis de conservação, movimento oscilatório, gases ideais e as leis Zero, Um e Dois da Termodinâmica.
Playlist dos vídeos: Curso de Física II
Vídeos de apoio | Problemas |
1.1 Movimentos do Corpo Rígido no Plano: definições de corpo rígido, translação e rotação.
1.2 Variáveis Cinemáticas da Rotação: ângulo, velocidade angular e aceleração angular. 1.3 Movimentos Circulares Uniforme e Uniformemente Variado: MCU, MCUV e MRUV. |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. |
2.1 Revisão Geométrica de Vetores: soma, multiplicação por escalar, produto escalar e produto vetorial.
2.2 Revisão Analítica de Vetores: soma, multiplicação por escalar, produto escalar e produto vetorial. 2.3 Vetores Velocidade e Aceleração Angulares: velocidade angular e aceleração angular como vetores nas rotações em três dimensões. |
8, 9, 10, 11. |
3.1 Energia Cinética: energia cinética de rotação, energia cinética total no movimento de corpos rígidos e momento de inércia.
3.2 Centro de Massa: definição de centro de massa. 3.3 Conservação da Energia Mecânica: Uso da lei da conservação da energia mecânica na resolução de problemas. |
12, 13, 14, 15. |
4.1 Densidade de Massa: definições de densidade linear, superficial e volumétrica de massa.
4.2 Cálculo de Momento de Inércia: cálculo de momento de inércia de distribuições contínuas de massa. 4.3 Teoremas dos Eixos Perpendiculares e Paralelos: demonstração e aplicação dos teoremas. |
16, 17 |
5.1 Momento Angular: definição do momento angular para partículas e sistemas de partículas.
5.2 Torque: definição, significado e relação do torque com a taxa de variação do momento angular. |
18, 19, 20, 21, 22, 23. |
6.1 Conservação do Momento Angular: dinâmica rotacional na ausência de torque externo.
6.2 Movimento do Giroscópio: demonstração, explicação e utilidade do giroscópio. |
24, 25, 26, 27. |
7.1 Segunda Lei de Newton para Rotações: dinâmica rotacional com torque externo não nulo.
7.2 Como Resolver Problemas de Dinâmica: algoritmo para resolução de problemas de dinâmica de rotação. |
28, 29, 30, 31. |
8.1 Rolamento Puro: definição e exemplos de rolamento puro.
8.2 Eixo Instantâneo de Rotação: demonstração e visualização do eixo instantâneo de rotação. |
32, 33, 34, 35. |
9 Equilíbrio: Aplicação de torque para determinar equilíbrio de corpos rígidos. | 36, 37, 38, 39 |
Prova P1. | |
10.1 Sistema massa-mola: Lei de Hooke; massa-mola; movimento harmônico simples.
10.2 Solução do Movimento Harmônico Simples: equação diferencial do MHS e sua solução. |
1, 2, 3, 4, 5 |
11.1 Expansão em Série de Taylor: noções básicas e revisão.
11.2 Pêndulo Simples: equação de movimento; aproximação de pequenas oscilações; período. 11.3 Pêndulo Físico: equações de movimento; aproximação de pequenas oscilações; período; pêndulos equivalentes; pêndulo de Kater. |
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 |
12.1 Energia Mecânica no MHS: sistema massa-mola; pêndulo físico.
12.2 Superposição de MHS: superposição em uma dimensão; mesma frequência; som; audição; movimento do tímpano. 12.3 Batimentos: superposição em uma dimensão; frequências distintas; som. |
13, 14 |
13.1 Equação de Ondas Unidimensional: classificação de ondas; corda vibrante; equação de onda.
13.2 Ondas Progressivas: velocidade da onda; soluções progressivas da equação de onda. |
1, 2, 3 |
14.1 Ondas Harmônicas: construção; função de onda; período; frequência; comprimento de onda; número de onda; amplitude.
14.2 Energia Mecânica da Onda Harmônica na Corda: energias cinética, potencial e mecânica; densidade de energia mecânica, valores médios; potência. |
4, 5 |
15.1 Ondas Estacionárias: ondas estacionárias na corda; extremos fixos; um extremo fixo e um livre; extremos livres; nodos e antinodos.
15.2 Harmônicos no Violão: superposição de harmônicos; visualização de ondas no osciloscópio. |
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 |
16.1 Ondas Longitudinais em Sólidos: elasticidade; Lei de Young; módulo de Young; equação de onda.
16.2 Ondas Harmônicas em Gases: velocidade do som em gases; intensidade do som; ondas sonoras em três dimensões. |
17 |
17.1 Interferência Sonora: superposição; intensidade; padrão de interferência.
17.2 Efeito Doppler: frequências emitidas e observadas. |
18, 19, 20, 21, 22, 23 |
Prova P2. | |
18.1 Fluidos: fenomenologia; definições. 18.2 Pressão em Líquidos: Lei de Stevin; vasos comunicantes; pistão hidráulico; medidas de pressão. 18.3 Empuxo: natureza do empuxo; princípio de Arquimedes. |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
19 Escoamento: dinâmica de fluidos; métodos de descrição; regimes de escoamento; vazão. | 9, 10 |
20.1 Teorema de Bernoulli: demonstração e discussão.
20.2 Aplicações do Teorema de Bernoulli: equação de Torricelli; tubo de Pitot; tubo de Venturi. |
11, 12, 13, 14, 15, 16 |
21.1 Lei Zero da Termodinâmica: variáveis termodinâmicas; equilíbrio térmico; Lei Zero; temperatura.
21.2 Escalas de Temperatura: definição de escala termodinâmica; escala Celsius; escala Fahrenheit; escala absoluta; conversão de escalas. 21.3 Dilatação Térmica: separação molecular; dilatação linear, superficial e volumétrica de sólidos; dilatação volumétrica de líquidos. |
1, 2, 3, 4,5 |
22.1 Primeira Lei da Termodinâmica: caloria; experimento de Joule; equivalente mecânico da caloria; trabalho adiabático; energia interna; calor; conservação da energia.
22.2 Calorimetria: calor sensível; calor de transformação; calor específico; calor latente; capacidade térmica; reservatório térmico. 22.3 Taxa de Condução de Calor: taxa de transferência de calor por condução; constante de condutividade térmica. |
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 |
23.1 Trabalho Reversível de um Fluido: processos quase-estáticos e sem atrito; exemplos de processo.
23.2 Gases Ideais: definição; teoria cinética dos gases; lei dos gases ideais; isotermas; Teorema da Equipartição da Energia. |
13, 14, 15, 16, 17 |
24.1 Energia Interna do Gás Ideal: experimento da expansão livre de Joule; calor à volume constante; calor à pressão constate; dependência da energia interna com a temperatura.
24.2 Capacidades Térmicas do Gás Ideal: capacidades térmicas molares à volume ou pressão constantes; relação entre as capacidades térmicas. 24.3 Cálculo das Capacidades Térmicas do Gás Ideal: graus de liberdade; uso do Teorema da Equipartição; congelamento dos graus de liberdade. |
18, 19 |
25.1 Processos Adiabáticos Reversíveis do Gás Ideal: definição; equação da adiabática do gás ideal; constante adiabática.
25.2 Máquinas Térmicas: motor; refrigerador; rendimentos. |
20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 |
26.1 Segunda Lei da Termodinâmica: enunciados de Clausius e Kelvin; equivalência dos enunciados.
26.2 Reversibilidade: definição; critérios. 26.3 Teorema de Carnot: máquinas reversíveis; teorema de Carnot; ciclo de Carnot; rendimento de Carnot; temperatura absoluta. |
27 |
27.1 Entropia: teorema de Clausius; definição e cálculo de diferença de entropia no contexto da termodinâmica.
27.2 Princípio do Aumento da Entropia: variação de entropia em sistemas isolados. |
25, 26, 27, 28 |
Prova P3. | |
Prova de Recuperação. |