sábado, 3 de abril de 2010

Cinemática: Conceitos e Definições (parte 1)

Cinemática – é a parte da mecânica que estuda os movimentos sem se preocupar com suas causas.

Ponto Material

Ponto material é todo corpo cujas dimensões não interferem no estudo de um determinado fenômeno.

Exemplo:

Consideramos um navio fazendo uma viajem do Rio de Janeiro até a Itália. Como as dimensões do navio (comprimento, largura e altura) são muito pequenas comparadas com a distância do Rio de Janeiro até a Itália, nesse movimento ele pode ter suas dimensões desprezadas. Nesse caso dizemos que o navio é um ponto material ou uma partícula.
Observamos que o ponto material tem massa; o que é desprezível é o seu tamanho comparado a dimensões bem maiores.

Corpo Extenso

Corpo extenso é todo corpo cujas dimensões interferem no estudo de determinado fenômeno.

Exemplo:

Suponhamos, agora, o mesmo navio entrando num porto.
Nesse caso, suas dimensões não podem ser desprezadas, quando comparadas com a largura e o comprimento do porto; então o navio é denominado um corpo extenso.

Repouso, movimento e referencial

Consideramos uma pessoa “A” dentro de um carro que anda para esquerda, e outra pessoa “B”, em pé, no acostamento. Tomando a pessoa “B” como referência, verificamos que a posição de “A” varia com o tempo. Nesse caso, dizemos que “A” está em movimento em relação à “B”.
Supondo, agora, que “B” esteja junto com “A” dentro do carro, e tomando novamente “B” como referência, verificamos que a posição de “A” não varia com o tempo. Nesse caso, dizemos que “A” está em repouso em relação à “B”.
O corpo “B”, que tomamos como referência nos dois exemplos, é denominado referencial. O referencial é indispensável para determinar a posição de um objeto e também necessário para verificar se um objeto se movimenta ou está em repouso.
Os conceitos de repouso e movimento são relativos, isto é, dependem do referencial adotado.

Trajetória

Chamamos de trajetória a linha determinada pelas diversas posições que um corpo ocupa no decorrer do tempo, em relação a um dado referencial.
A marca que uma bicicleta deixa na areia representa a sua trajetória. A trajetória depende do referencial adotado.

Exemplo:

Suponha um avião voando com velocidade constante. Se num certo instante ele abandonar uma caixa, ela cairá segundo uma trajetória vertical em relação às pessoas do avião. Porém, para um observador parado no solo, vendo de lado o avião, a trajetória da caixa será parabólica.

De acordo a trajetória, os movimentos recebem os seguintes nomes:

Movimento Retilíneo - A trajetória é uma reta;

Movimento Curvilíneo – A trajetória é uma curva

Localização de um corpo

Na trajetória escolhemos arbitrariamente um ponto “O” (marco zero), ao qual chamamos origem das posições, e orientamos a trajetória.
Para determinar a posição de um móvel sobre a trajetória, precisamos conhecer sua distância em relação ao marco zero.
A medida algébrica do arco de trajetória que vai do marco zero à posição do móvel é a posição escalar ou espaço.
Essas medidas algébricas indicam as posições dos corpos, mas não fornecem o sentido do movimento nem à distância percorrida pelos corpos.

Função horária das posições

Em muitos movimentos podemos determinar a posição do móvel sobre a trajetória em qualquer instante.
A função que relaciona a posição s com os correspondentes instantes t é denominada função horária das posições.
A função horária descreve o movimento indicando matematicamente como a posição varia com o tempo.

Exemplo:

S= 8+3t (t em segundos e s em metros)

Atribuindo valores a t, obtemos os correspondentes valores de s:

t (s) s (m)
0 8
1 11
2 14
3 17
4 20

O instante t=0, chamado origem dos tempos, corresponde ao instante em que o cronômetro é acionado, e a posição do móvel nesse instante é chamada posição inicial ou espaço inicial, sendo indicado por s^0. Nesse caso, s^0 = 8m. Note que as posições aumentam no decorrer do tempo.

Deslocamento escalar e distância percorrida

Considere um móvel em movimento sobre uma trajetória. Num certo intervalo de tempo (Δt) o móvel vai da posição inicial s^0 = 5m até a posição final s = 20m.
Chamamos de deslocamento escalar ou Δs a diferença entre a posição final (s) e a posição inicial (s^0).
Não devemos confundir o deslocamento escalar (Δs) com a distância percorrida (d). Apenas em movimentos em que não ocorre inversão de sentido, o deslocamento escalar e a distância percorrida têm valores numéricos iguais.

sexta-feira, 2 de abril de 2010

Heterogêneo e Homogêneo

Homogêneo – Material ou sistema que possui uma única fase, ou seja, é monofásico.

Exemplo:

-Qualquer substância em uma única fase de agregação, como: água líquida, ferro sólido e amônia gasosa.

-Qualquer mistura na qual as substâncias estejam totalmente dissolvidas umas nas outras (uniformemente distribuidas e espalhadas), como: álcool hidratado (água e alcool etílico) e ouro 18 quilates (75% de ouro, 12,5% de prata e 12,5% de cobre).

Heterogêneo – Material ou sistema que possui duas fase. Uma mistura heterogênea pode ser classificada de varias formas:

Duas fases – Bifásico
Três fases – Trifásico
Quatro fases – Tetrafásico
Inumeras fases – Polifásico

Exemplo:

-Qualquer substância mudando de fase de agragação, como água líquida e água sólida.

-Qualquer mistura na qual as substâncias não estejam dissolvidas umas nas outras, como sangue, leite, água e óleo ou água e areia.

Soluções: misturas homogêneas

As misturas homogênia são denominadas soluções. Em geral, as soluções são formadas por um soluto e um solvente.

Observações:

-Não podem ser observadas nem com a ajuda de um ultramicroscópio.

-Não podem se separadas do solvente por nenhum processo mecânico, como a ultracentrifugação ou a ultrafiltração.

-Podem ser encontradas em qualquer fase de agregação.

Dispersões: heterogêneas

Os materias ou sistemas heterogêneos são divididos em: dispersões grosseiras e coloidais. Os componentes de uma mistura heterogênea, do ponto de bista prático, são divididos em dispergente (o componente em maior quantidade) e um ou mais dispersos (componentes em menor quantidade).
Dispersões grosseiras

Nesse caso, o material que constitui o disperso pode ser dividido em particulas com um diâmetro médio igual ou superior a 100 nanometros e com as seguintes características:

- São observadas a olho nu ou com a ajuda de um microscópio comum.

- São facilmente separadas do dispergente por um filtro comum.

-Sofrem sedimentação espontânea no caso de terem densidade maior que a do dispergente (o que pode ser acelerado por uma centrífuga comum).

Como exemplos de dispersões grosseiras, temos:

-Qualquer substância que se apresenta em duas ou mais fases de agregação, como um sistema com água sólida + água líquida + vapor de água, ou ferro sólido + ferro líquido, ou dióxido de carbono sólido (gelo-seco) + dióxido de carbono gasoso.

-Qualquer mistura na qual as substâncias não estejam totalmente dissolvidas umas nas outras, como um sistema com água + óleo, ou então água + pedras de granito (mica, quartzo e feldspato), ou madeira (celulose + lignina + álcool pirolenhoso + água + ácido acético+etc.).

Dispersões coloidais

Em uma dispersão coloidal, o material que constitui o disperso pode ser dividido em partículas que apresentam diâmetro médio variando entre 1 e 100 nanometros e com as seguintes características:

-Só podem ser observadas em um ultramicroscópio.

-Só são separadas do dispergente por um ultrafiltro.

-Só sedimentam pela ação de uma ultracentrífuga

Como exemplos de dispersões coloidais, temos:

-Sangue (plasma ou parte líquida + glóbulos vermelhos + glóbulos brancos);

-Leite (gordura e proteína em água);

- Cosméticos em geral, como os cremes e as loções de beleza, que possuem uma fase aquosa e uma fase oleosa ambas perfeitamente misturadas devido à ação de um agente emulsionante.

Fases e componentes

É importante observar que as fases de um material heterogêneo podem ou não ser contínuas.

Exemplos:

-Matéria heterogêneo com três fases contínuas distintas: óleo (d = 0,8 g/cm³), água (d = 1,0 g/cm³) e tetracloreto de carbono (d = 1,8 g/cm³).
-Matérial heterogênio com três fases, sendo duas descontínuas: água líquida+ cubos de gelo (água sólida) + areia em grãos (dióxido de silício).

O número de componentes de um material ou sistema heterogênio é igual ao número de substâncias de que ele é formado e não é necessariamente igual ao seu número de fases.

Exemplos:

-Óleo + água + tetracloreto de carbono: três fase e três componentes

-água (nas fases sólida e líquida) e dioxido de silício: três fases e dois componentes.

(Biologia e Química)