Física III: eletromagnetismo

447 Pages·2008·77.044 MB·Portuguese

by  Hugh D. Young

ELETROMAGNETISMO
YOUNG 84 FREEDMAN
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ELETROMAGNETISMÕ
YouNG 8: FREEDMAN
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Hugh D. Young
Universidade Carnegie-Mellon, Pittsburgh
Roger A. Freedman
Universidade da Califórnia, SantaBárbara
Colaborador
A. Lewis Ford
UniversidadeA&MdoTexas
Tradução
SoniaMidoriYamamoto
Revisão Técnica
AdirMoysés Luiz
Doutor emciência
Professor associado do Instituto deFísicadaUniversidadeFederal doRio de Janeiro
A
VV
PEARSON ,wWa.
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marromAHLIADA
São Paulo
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Dados Internacionais de Catalogação naPublicação (CIP)
(CâmaraBrasileira do Livro, SP,Brasil)
Young, HughD. v
FísicaIII : eletromagnetismo /Young e Freedman ; [colaborador
A. Lewis Ford] ; tradução Sonia Midori Yamamoto; revisão técnica
AdirMoysésLuiz. __ São Paulo : AddisonWesley, 2009.
Título original: SearandZemansky`s Universityphysics.
12. ed. americana.
ISBN978-85-88639-34-8
1. Eletromagnetismo 2. FísicaIII. Freedrnan,
RogerA. II. Ford,A. Lewis. III. Título.
08-02033 ' CDD-537
Índicepara catálogo sistemático:
l. Eletromagnetismo : Física537
1areimpressão maio 2009
-
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, sUMÁRio
*24.6Lei de Gauss emDieiéiiicos 122
FÍSICA 3
Resumo/PrincipaisTermos 124
ELETROMAGNETIsMo
Questões/Exercícios/Problemas 125
CAPÍTULO 21 Carga Elétrica e Campo
CAPÍTULO 25 Corrente, Resistência e Força
Elétrico
Eletromotriz
21.1 CargaElétrica 02
25.1 Corrente 135
21.2 Condutores, Isolantes e CargasInduzidas 05
25.2Resistividade 139
21.3 Leide Coulomb 07
25.3 Resistência 142
21.4 Campo Elétrico eForças Elétricas 12
25.4ForçaEletromotriz e Circuitos 146
21.5 Determinação do CampoElétrico 17
25.5 EnergiaePotênciaem Circuitos Elétricos 151
21.6 Linhas deForça deumCampoElétrico 23
*25.6TeoriadaCondução emMetais 155
21.7 Dipolos Elétricos 25
Resumo/Principais Termos 157
Resumo/PrincipaisTermos 28
Questões/Exercícios/Problemas 159 ç
Questões/Exercícios/Problemas 30
CAPÍTULO 26 Circuitos de Corrente
CAPÍTULO 22 Lei de Gauss Contínua
22.1 CargaElétricaeFluxoElétrico 40 26.1 Resistores emSérie eemParalelo 168
22.2Determinação doFluxoElétrico 43 26.2Leis de Kirchhoff 173
22.3 Lei de Gauss 47 26.3 Instrumentos deMedidas Elétricas 178
22.4Aplicações daLei de Gauss 51 26.4circuitoR-c 182
22.5 Cargas emCondutores 57 26.5 Sistemas de Distribuição dePotência 186
Resumo/PrincipaisTermos 61 Resumo/Principais Termos 189
Questões/Exercícios/Problemas 63 Questões/Exercícios/Problemas 191
CAPÍTULO 23 Potencial Elétrico CAPÍTULO 27 Campo Magnético e Forças
Magnéticas
23.1 EnergiaPotencialElétrica 71
27.1 Magnetismo 202
23.2 PotencialElétrico 78
27.2 CampoMagnético 204
23.3 Determinação doPotencialElétrico 83
27.3 Linhas deCampo Magnético eFluxo
23.4 Superfícies Equipotenciais 87
Magnético 208
23.5 Gradiente dePotencial 90
27.4Movimento dePartículas Carregadas emumCampo
Resumo/PrincipaisTermos 92 Magnético 211
Questões/Exercícios/Problemas 93 27.5Aplicações deMovimento ePartículas
Carregadas 214
CAPÍTULO 24 Capacitância e Dielétricos 27.6ForçaMagnética sobre um CondutorTransportando
umaCorrente 217
24.1 Capacitânciae Capacitores 105
27.7 ForçaeTorque sobre umaEspira deCorrente 220
24.2 Capacitores em Série e emParalelo 109
*27.8 OMotorde Corrente Contínua 226
24.3Armazenamento deEnergiaemCapacitores e
*27.9 OEfeitoHall 228
Energiado CampoElétrico 112
24.4Dielétricos 115 Resumo/PrincipaisTermos 229
*24.5 ModeloMoleculardaCargaInduzida 121 Questões/Exercícios/Problemas 231
Vi FÍSICA Ill
CAPÍTULO 28 Fontes de Campo 31.6Transformadores 366
Magnético
Resumo/PrincipaisTermos 369
28.1 CampoMagnético deumaCargaem Questões/Exercícios/Problemas 371
Movimento 243
28.2 CampoMagnéticodeumElemento de Corrente 246 CAPÍTULO 32 Ondas Eletromagneticas
28.3 CampoMagnético deumCondutorRetilíneo
32.1 Equações deMaxwelle Ondas
Transportando umaCorrente 248
Eletromagneticas 377
28.4Forçaentre Condutores Paralelos 251
32.2 OndasEletromagneticasPlanas e aVelocidadeda
28.5 CampoMagnético de umaEspira Circular 253 Luz 381
28.6 Lei deAmpere 255 32.3 Ondas Eletromagneticas Senoidais 386
28.7Aplicações daLei deAmpere 258 32.4EnergiaeMomento Linearem Ondas
*28.8 Materiais Magnéticos 262 Eletromagneticas 390
32.5 Ondas Eletromagneticas Estacionárias 395
Resumo/Principais Termos 267
Resumo/Principais Termos 398
Questões/Exercícios/Problemas 270
Questões/Exercícios/Problemas 399
CAPÍTULO 29 Indução Eletromagnetica
APÊNDICES
29.1 Experiências de Indução 281
ASistemaInternacional de Unidades 405
29.2LeideFaraday 283
B Relações Matemáticas Úteis 407
29.3 Lei deLenz 290 CAlfabeto Grego 408
29.4ForçaEletromotrizProduzidapelo Movimento 292 DTabelaPeriódica dosElementos 409
29.5 CamposElétricos Induzidos 294 EFatores de Conversão das Unidades 410
*29.6 Correntes deFoucault 297 F Constantes Numéricas 411
29.7 Corrente deDeslocamento e Equações de
Respostas dos Problemas Ímpares 413
Maxwell 298
*29.8 Supercondutividade 302 Índice Remissivo 417
Resumo/PrincipaisTermos 303 Créditos das :fotos 423
Questões/Exercícios/Problemas 305
Sobre os autores 425
CAPÍTULO 30 Indutância
30.1 IndutânciaMútua 316 sisters i
30.2Indutores eAuto-Indutância 319 MECÂNICA
30.3 Energiado Campo Magnético 323
30.4 O CircuitoR-L 325
30.5 O CircuitoL~C 329 CAPÍTULO 1 Unidades, Grandezas Físicas e
Vetores
30.6 O Circuito R-L-C em Série 333
Resumo/PrincipaisTermos 335 1.1ANaturezadaFísica
Questões/Exercícios/Problemas 337 1.2 Solução de Problemas de Física
1.3 Padrões eUnidades
CAPÍTULO 31 Corrente Alternada 1.4 Coerênciae Conversão de Unidades
1.5 IncertezaeAlgarismos Significativos
31.1 Fasore CorrenteAlternada 347
1.6 Estimativas e Ordens de Grandeza
31.2 Resistênciae Reatância 351
1.7Vetores e SomaVetorial
31.3 O Circuito R-L-C em Série 356
1.8 Componentes deVetores
31.4Potência emCircuitos de CorrenteAltemada 361
1.9VetoresUnitários
31.5 RessonânciaemCircuitos de Corrente
1.10Produtos deVetores
Alternada 363
Sumário vii
Resumo/Principais Termos CAPÍTULO 6 Trabalho e Energia Cinética
Questões/Exercícios/Problemas
6.1 Trabalho
6.2EnergiaCinéticaeoTeoremado Trabalho-Energia
CAPÍTULO 2 Movimento Retilíneo
6.3 Trabalho eEnergiacomForçasVariáveis
2.1 Deslocamento, Tempo eVelocidadeMédia 6.4Potência
2.2 Velocidade Instantânea
Resumo/Principais Termos
2.3Aceleração InstantâneaeAceleração Média
2.4Movimento comAceleração Constante Questões/EXercícios/Problemas
2.5 QuedaLivre de Corpos
*2.6Velocidade ePosiçãoporIntegração CAPÍTULO 7 Energia Potencial e
Conservação da Energia
Resumo/Principais Termos
Questões/Exercícios/Problemas 7.1 EnergiaPotencial Gravitacional
7.2EnergiaPotencialElástica
CAPÍTULO 3 Movimento em Duas ou 7.3 Forças Conservativas eForçasNão Conservativas
› Três Dimensões 7.4ForçaeEnergiaPotencial
7.5 Diagramas deEnergia
3.1 VetorPosição eVetorVelocidade
3.2VetorAceleração Resumo/PrincipaisTermo
3.3 Movimento de umProjétil Questões/Exercícios/Problemas
3.4Movimento Circular
3.5 VelocidadeRelativa CAPÍTULO 8 Momento Linear, Impulso
e Colisões
Resumo/PrincipaisTermos
Questões/Exercícios/Problemas 8.1 MomentoLineareImpulso
8.2 Conservação do MomentoLinear
CAPÍTULO 4 Leis de Newton do Movimento
8.3 Conservação do MomentoLineare Colisões
4.1 ForçaeInterações 8.4Colisões Elásticas
4.2PrimeiraLei deNewton
8.5 Centro deMassa
4.3 SegundaLei de Newton
*8.6Propulsão deumFoguete
4.4MassaePeso
4.5 TerceiraLeideNewton Resumo/PrincipaisTermos
4.6 Exemplos deDiagramas do CorpoLivre Questões/Exercícios/Problemas
Resumo/Principais Termos
CAPÍTULO 9 Rotação de Corpos Rígidos
Questões/Exercícios/Problemas
9.1 VelocidadeAngulareAceleraçãoAngular
CAPÍTULO S Aplicações das Leis de Newton
9.2Rotação comAceleraçãoAngularConstante
5.1 Uso daPrimeiraLei deNewton: Partículas em 9.3 Relações entre aCinemáticaLineare aCinemática
Equilíbrio Angular
5.2Uso da SegundaLei deNewton: Dinâmicadas 9.4EnergianoMovimento deRotação
Partículas
9.5 Teoremados Eixos Paralelos
5.3 Forças deAtrito
*9.6 Cálculos deMomento deInércia
5.4Dinâmicado Movimento Circular
*5.5As Forças Fundamentais daNatureza Resumo/Principais Termos
Questões/Exercícios/Problemas
Resumo/Principais Termos
Questões/Exercícios/Problemas
VÍÍl FÍSlCA Ill
CAPÍTULO 10 Dinâmica do Movimento de 13.3 EnergianoMovimento Harmônico Simples
Rotação 13.4Aplicações doMovimentoHarmônico Simples
13.5 OPêndulo Simples
10.1 Torque ç '
13.6 OPêndulo Físico
10.2Torque eAceleraçãoAngularde um Corpo Rígido
13.7 OscilaçõesAmortecidas ›
10.3 Rotação de umCorpo Rígido emTorno
de umEixoMóvel_ 13.8 Oscilações Forçadas e Ressonância
10.4Trabalho ePotênciano Movimento de Rotação
Resumo/PrincipaisTermos
10.5 MomentoAngular _
Questões/EXercícios/Problemas
10.6 Conservação do MomentoAngular
10.7 Giroscópios ePrecessão CAPÍTULO 14 Mecânica dos Fluidos
Resumo/PrincipaisTermos
14.1 Densidade
Questões/Exercícios/Problemas
14.2Pressão emumFluido
14.3 Empuxo
CAPÍTULO 11 Equilíbrio e Elasticidade
14.4Escoamento deumFluido
11.1 Condições deEquilíbrio 14.5 Equação deBemoulli
11.2 Centro de Gravidade 14.6Viscosidade eTurbulência
11.3 Soluções deProblemas deEquilíbrio de Corpos
Resumo/PrincipaisTennos
Rígidos `
Questões/Exercicios/Problemas
11.4Tensão, Deformação e Módulos de Elasticidade
11.5 Elasticidade ePlasticidade
CAPÍTULO 15 Ondas Mecânicas
Resumo/PrincipaisTermos
15.1 Tipos de Ondas Mecânicas
l Questões/Exercícios/Problemas
i 15.2 Ondas Periódicas
15.3 DescriçãoMatemáticadas Ondas
15.4Velocidade de uma OndaTransversal
aãsiea a 15.5 Energiano Movimento Ondulatório
TERMoDlNÂMc E oNDAs 15.6Interferência de Ondas, Condições de Contorno de
umaCorda ePrincípio daSuperposição
cAPÍTULo 12 Gravitação 15.7 Ondas Estacionárias emumaCorda
15.8Modos Normais de umaCorda
12.1 Lei deNewton daGravitação 1
Resumo/PrincipaisTermos
12.2 Peso
Questões/Exercícios/Problemas
12.3 EnergiaPotencial Gravitacional
12.4Movimento de Satélites
cAPiTULo 16 som e Audição
12.5As Leis de Keplere oMovimento dePlanetas
*12.6 Distribuição EsféricadeMassa 16.1 Ondas Sonoras
*12.7 PesoAparente eRotação daTerra 16.2Velocidade das Ondas Sonoras
12.8 Buraco Negro 16.3 Intensidade do Som
16.4 OndasEstacionárias e Modos Normais
Resumo/Principais Termos
16.5 Ressonância e Som
Questões/Exercícios/Problemas
16.6 Interferênciade Ondas
16.7 Batimentos
CAPÍTULO 13 Movimento Periódico
16.8 OEfeitoDoppler
13.1 Causas daOscilação *16.9 OndasdeChoque
13.2 MovimentoHarmônico Simples
Sumário ix
Resumo/Principais Termos 20.4Refrigeradores
Questões/Exercícios/Problemas 20.5 SegundaLei daTermodinâmica
20.6 o ciclo de camot `
CAPITULO 17 Temperatura e Calor 20.7 Entropia
*20.8 InterpretaçãoMicroscópicadaEntropia
17.1 Temperatura eEquilíbrioTérmico
Resumo/PrincipaisTermos
17.2 Termômetros eEscalas deTemperatura
Questões/Exercícios/Problemas
17.3 Termômetro de Gás eEscalaKelvin
17.4Expansão Térmica 184
risâca a
17.5 Quantidade de Calor 190
ÓTICA E Físc MODERNA
17.6 CalorimetriaeTransições deFases
17.7 MecanismosdeTransferênciade Calor
CAPÍTULO 33 Natureza e Propagação
Resumo/Principais Termos da Luz
Questões/Exercícios/Problemas
33.1 Natureza daLuz
33.2Reflexão eRefração
CAPÍTULO 18 Propriedades Térmicas da
33.3 Reflexão InternaTotal
Matéria
*33.4 Dispersão
18.1 Equações deEstado 33.5 Polarização
18.2 Propriedades Moleculares daMatéria *33.6Espalhamento daLuz
18.3 Modelo Cinético-MoleculardeumGás Ideal 33.7 Princípio deHuygens
18.4 CalorEspecífico Resumo/PrincipaisTermos
*18.5 Velocidades Moleculares Questões/Exercícios/Problemas
18.6 Fases daMatéria
CAPÍTULO 34 Ótica Geométricale
Resumo/Principais Termos
Instrumentos de Otíca
Questões/Exercícios/Problernas
34.1 Reflexão eRefração emumaSuperfície Plana
cArirULo 19 A Primeira Lei da 34.2 Reflexão emumaSuperfícieEsférica
34.3 Refração emuma SuperfícieEsférica
Termodinâmica
34.4Lentes Delgadas
19.1 Sistemas Termodinâmicos
34.5 Câmera
19.2TrabalhoRealizadoDuranteVariações de Volume
34.6 O Olho
19.3 Caminhos entreEstados Termodinâmicos
34.7ALupa
19.4 EnergiaInternae PrimeiraLei daTermodinâmica
34.8 Microscópios eTelescópios
19.5 Tipos de ProcessosTermodinâmicos
19.6 EnergiaInterna deumGás Ideal Resumo/Principais Termos
19.7 CalorEspecífico deumGás Ideal Questões/Exercícios/Problemas
19.8 ProcessoAdiabático deumGás Ideal
CAPÍTULO 35 Interferência
Resumo/PrincipaisTermos
35.1 InterferênciaeFontes Coerentes
Questões/Exercícios/Problemas
35.2 InterferênciadaLuz ProduzidaporDuas Fontes
cAPirULO ze A segunda Ler da
35.3 Intensidade das Figuras deInterferência
Termodinâmica
35.4 InterferênciaemPelículasFinas
20.1 Sentido deumProcessoTermodinâmico 35.5 O Interferôrnetro de Michelson
20.2 MáquinasTérmicas
Resumo/PrincipaisTermos
20.3 Máquinas de Combustão Interna
Questões/Exercícios/Problemas