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editora scipione
RESPONSABILIDADE EDITORIAL
Mizue Jyo
Gerson Ferracini
ASSESSORIA DIDÁTICA
Sônia Salém
REVISAO
Denise de Almeida
Oswaldo Cogo Filho
Irene Hikichi
COORDENAÇAO DE ARTE
Sérgio Yutaka Suwaki
Maria do Céu Pires Passuelo
PROGRAMAÇAO VISUAL E CAPA
Sylvio Ulhôa Cintra Filho
FOTO DE CAPA
(Turbinas de vento)
Tony Craddock/Stock Photos
ILUSTRAÇOES
Diarte
Triart
COMPOSIÇAO
Diarte Ed. e Comercial de Livros Ltda.
todos os direitos reservados
editora scipíone Itda.
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01501 -São Paulo -SP
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Fax (011) 36-8431
1991
divulgação
Rua Fagundes, 121
01508 -São Paulo -SP
Caixa Postal 65.131
Tels. (011) 37-4151 e 37-3033
ISBN 85-262-1813-1
APRESENTACÃO
•
É com grande satisfação que entregamos aos cole
gas professores esta edição reformulada de nossa coleção
de Física.
A reformulação seguiu duas linhas-mestras:
• Consolidar o método proposto na edição anterior, em
que, além do método axiomático, tão largamente difun
dido em nosso país, buscam-se as bases do aprendiza
do de Física também na evolução histórica das idéias,
na observação do mundo real e na aplicação prática da
ciência.
• Adequar melhor a obra ao dia-a-dia da sala de aula,
tornando-a mais " amigável" para o professor. Diver
sos pontos que se revelaram excessivamente carrega
dos na primeira edição foram totalmente refeitos, prin
cipalmente no primeiro volume. Dessa forma, o livro
transmite o mesmo conteúdo da edição anterior, de for
ma mais leve.
Além de atender a esses objetivos principais, a re
formulação também permitiu atualizar os testes de vesti
bulares que se espalham pelos três volumes.
A estrutura da obra continua a mesma: os capítulos
de teoria são divididos em pequenos módulos, que em ge
rai podem ser abordados em uma aula. Cada módulo con
tém exercícios resolvidos, onde são apresentadas técni
cas de solução de problemas, seguidos de exercícios pro
postos, que constituem aulas planejadas. Pai'a uma abor
dagem mais extensa ou mais profunda, há os exercícios
complementares. Ao final de cada capítulo há um conjun
to de testes de vestibulares.
Algumas unidades contêm um capítulo introdutório,
que apresenta a evolução histórica das idéias centrais. A
utilização desses capítulos é opcional, isto é, a matéria
curricular propriamente dita se inicia no capítulo seguinte.
Sugerimos que esses textos sejam lidos pelos alunos e
eventualmente discutidos em aula, como introdução aos
assuntos correspondentes.
Agradecemos a todos que auxiliaram neste trabalho,
principalmente aos professores que nos orientaram com
suas críticas e à equipe editorial da Scipione.
Acreditamos estar oferecendo aos colegas de profis
são uma ferramenta a mais em seu trabalho, que talvez
permita tornar um pouco mais gratificante a difícil tarefa
que é ensinar em nosso país.
Quaisquer críticas e sugestões sobre a obra serão
bem-vindas.
Os autores
As fotografias estroboscópicas que constam deste volume foram produzidas por
uma equipe coordenada pelo prof. Rodolpho Caniato, da qual o autor Antonio Augusto
Parada era integrante, durante sua permanência na Universidade de São Paulo.
Lembramos que a utilização de fotografias estroboscópicas na exploração dos
conceitos da Física vem sendo objeto de estudo do prof. Caniato desde a época em
que ele trabalhava na UNESP e na UNICAMp, onde também coordenou equipes com o
mesmo objetivo.
SUMÁRIO
Unidade 1 Introdução à Física
Capítulo 1 - Introdução à Física .... 8
Unidade 2 Cinemática escalar
Capítulo 2 - Introdução... .. .... ... ... .... 26
Capítulo 3 - Movimento uniforme 52
Capítulo 4 - Relações gráficas entre espaço e
velocidade ... ........... .... .......... ........... .... 60
Capítulo 5 - Movimento uniformemente variado . 72
Capítulo 6 - Relações gráficas entre velocidade e
âceleração .. ... .... ......... 88
Capítulo 7 - Queda livre e lançamentos 'Jerticais . 95
Unidade 3 Cinemática vetorial
Capítulo 8 - Vetores ............... 106
Capítulo 9 - Deslocamento, velocidade e
aceieração vetoriais . 125
Capítulo 10 . Composição de movimentos 141
Capítulo 11 - Lançamentos sob a ação da
gravidade ............... 146
Unidade 4 Cinemática angular
Capítulo 12 - Introdução à cinemática angular 160
Capítulo 13 - Movimento circular uniforme. 167
Unidade 5 Princípios da Dinâmica
Capítulo 14 - Introdução à Dinâmica ....................... 174
Capítulo 15 - Conceitos de força e inércia ............... ·179
Capítulo 16 - Primeira e terceira leis de Newton-
condição de equilíbrio de um ponto
material... .... ....... .......... ....... ............... 190
Capítulo 17 - Segunda lei de Newton.. ... ..... ... 213
Capítulo í 8 - Análise dinâmica dos movimentos
curvilíneos ........ 235
Unidade 6 Trabalho e energia
Capítulo 19 - Trabalho e potêr:cia 248
Capítulo 20 - Energia ............. ... .... .............. 265
Unidade 7 Quantidade de movimento
Capítulo 21 - Impulso e quantidade de movimento .. 290
Capítulo 22 - Conservação da quantidade de
movimento ...... ......... 301
Unidade 8 Gravitação
Capítulo 23 - Gravitação .............. ............... 316
Unidade 9 Equilíbrio de um corpo extenso
Capíiulo 24 - Equilíbrio de um corpo extenso. 336
Unidade 10 Hidrostática
Capítulo 25 - Hidrostática ........ ......................... 348
Apêndice
Algarismos significativos
lO
• Notação científica
Sistema Internacional de unidades (SI)
lO
• Noções básicas de trigonometria
.. Alfabeto grego
Respostas dos Exercícios
Capítulo 1
Introdução à Física
"Por convenção doce é doce, por convenção amargo é amargo, por con
venção quente é quente, por convenção frio é frio, por convenção cor é
cor. Mas na realidade o que há é átomos e o vazio. Isto é, os objetos dos
sentidos supõem-se reais, sendo costume considerá-los como tal, mas
na verdade eles não o são.
Apenas os átomos e o vazio são reais. "
(Demócrito _. séc. IV a.C.)
1 Um breve histórico
Ciência no mundo antigo
Desde o início da civilização, o homem procurou encontrar explicações para o
mundo à sua volta. Os gregos foram os primeiros a organizar sistematicamente as ex
plicações, criando a Filosofia (em grego, signifi,ca 'amor à sabedoria').
A Física, um dos ramos da Filosofia grega, buscava explicar os fenômenos da na
tureza, englobando assuntos que hoje pertencem à Biologia, à Química e à Medicina.
Muitos filósofos gregos se dedicaram à Física: Demócrito (400-360 a.C.), o pri
meiro a lançar o conceito de átomo; Aristarco (310-230 a.C.), o primeiro a lançar a
idéia de que a Terra gira ao redor do Sol; Arquimedes (287-211 a.C.) etc.
Dentre os filósofos gregos, Aristóteles (384-322 ...,........,..----.""
a.C.) foi quem produziu o trabalho mais extenso e im
portante. Ele conseguiu sistematizar praticamente to
do o conhecimento científico reunido pelos gregos
até sua época. A obra de Aristóteles serviu de refe
rência durante muitos séculos para muitas gerações
de cientistas.
Uma das idéias defendidas por Aristóteles foi o
geocentrismo, ou seja, sistema em que a Terra ocu
pa o centro do universo, e os demais corpos celestes
giram ao seu redor. O geocentrismo foi um estágio
muito importante do pensamento humano. Ele refle
tia a visão do homem antigo acerca do mundo: a exis
tência do universo em função do Homem, que era o Aristóteles, visto por um pintor renas-
centro de tudo. centista.
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