Especial de Sábado

Um pouco da História da Física

Borges e Nicolau

Roberto Landell de Moura

R. Landell de Moura, cientista e inventor brasileiro, nasceu em 21 de janeiro de 1861, em Porto Alegre, no Rio Grande do Sul. Foi ordenado sacerdote em 1886.

De maneira independente e na mesma época de Marconi, Landell de Moura, construiu aparelhos que utilizavam ondas de rádio para comunicação. 

No dia 3 de junho de 1900 realizou uma demonstração pública de telegrafia e telefonia sem fio entre o alto da Avenida Paulista e o bairro de Santana, em São Paulo. Embora não oficial, foi a primeira transmissão de ondas de rádio.

Em 1904, depois de muitos contratempos conseguiu patentear nos Estados Unidos três de seus inventos: O telégrafo sem fio, o telefone sem fio e o transmissor de ondas de rádio. 

Retornou ao Brasil em 1905, onde pretendia ficar alguns meses para depois retornar aos Estados Unidos. Não encontrou apoio das autoridades brasileiras e permaneceu no Brasil, abandonando suas pesquisas e invenções, dedicando-se às causas religiosas.

Considerado o maior inventor barsileiro na área de telecomunicações, o padre Roberto Landell de Moura faleceu no dia 30 de julho de 1928, em Porto Alegre.
(Fonte: Física - Ciência e Tecnologia)

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Um pouco da História da Física

Borges e Nicolau

Maxwell

James Clerk Maxwell, físico e matemático, nasceu em 1831 em Edimburgo, na Escócia. Graduou-se em Filosofia Natural pela Universidade de Edimburgo.

Em 1850, mudou-se para o Trinity College, mesma escola em que Isaac Newton estudou, na Universidade de Cambridge, e passou a dedicar-se à Matemática.

Trabalhou em Mecânica Estatística, desenvolvendo importante estudo sobre a Teoria Cinética dos Gases. Em Óptica, dedicou-se ao estudo da visão e da percepção das cores. 

Maxwell tirou a primeira foto colorida, em 1861.

Em 1871, formulou um experimento teórico, criando um ser hipotético, denominado “demônio de Maxwell” , capaz de violar a segunda lei da Termodinâmica. 

Em 1873 Maxwell estabeleceu uma teoria matemática consistente em sua célebre obra Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo, na qual generalizou os princípios da eletricidade descobertos por Coulomb, Ampère e Faraday. A descoberta posterior das ondas eletromagnéticas constituiu a verificação experimental do acerto de sua teoria.  

Maxwell estava preparando uma versão revisada desta última obra, com suas novas descobertas, quando morreu prematuramente, aos 48 anos de idade. Foi enterrado em Parton Kirk, na Escócia.
(Fonte: Física-Ciência e Tecnologia e Os fundamentos da Física)

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19ª aula
Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 5: resolução

De R = ρ.L/A, resulta que, para o mesmo material e mesmo comprimento, quanto maior a área da seção transversal menor é a resistência elétrica do fio. Por outro lado, para o mesmo material e mesma área de seção transversal, quanto maior o comprimento do fio, maior é a resistência elétrica.

Portanto, A) e B) são incorretas.

As variações do comprimento L e da área da seção transversal A com a temperatura são desprezíveis em comparação com a variação da resistividade com a temperatura.
Para os metais puros a resistividade aumenta com a temperatura. Existem ligas especiais de cobre, níquel e manganês, cuja resistividade praticamente não varia com a temperatura. Já para a grafite a resistividade diminui com o aumento da temperatura.
Logo, para um fio de cobre puro, sua resistência elétrica é maior quanto maior a sua temperatura.

Resposta: E 

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Lei de Joule. Resistividade

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 4: resolução

Cálculo de R:
U = R.I => 12 = R.2 => R = 6 Ω
P = R.I² => P = 6.3² => P = 54 watts

Resposta: e 

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Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 3: resolução

E_el = P.Δt => Q_água + Q_vapor = (U²/R).Δt =>
m.c.Δθ+m.L_v = (U²/R).Δt
200.4,0.80+200.540.4 = (40²/20).Δt
Δt = 6200 s = 1h 40min 30 s

Resposta: c 

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Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 2: resolução

I. Incorreta.

E_el = P.Δt => E_el = 800.10³ kW.24h = 1,92.10⁷ kWh

II. Correta.

E_el = P.Δt => E_el = 12.10^-3 kW.5h = 6,0.10^-2 kWh

III. Incorreta.

A tensão a que a lâmpada deve ser ligada para funcionar normalmente é de 220 V. Ligando na rede de 127 V a lâmpada não queima, mas seu brilho é inferior ao brilho normal.

Resposta: b 

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Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1: resolução

A energia elétrica mensal economizada é igual a:

ΔE_el = (P₂ - P₁).Δt => ΔE_el = (60/1000 - 15/1000)kWh.6.30h =>
ΔE_el = 8,1 kWh

Resposta: b 

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19ª aula
Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios básicos

Exercício 5: resolução

U = R₁.i₁ = R₂.i₂ => i₁/i₂ = R₂/R₁ = 1/4

Resposta: 1/4 

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19ª aula
Lei de Joule. Resistividade

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Exercícios básicos

Exercício 4: resolução

R₁ = ρ.L/A; R₂ = ρ.(L/2)/2A = (1/4).ρ.L/A => R₂ = (1/4).R₁ = 2,5 Ω

Resposta: 2,5 Ω 

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19ª aula
Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios básicos

Exercício 3: resolução

E_el = P.Δt = U²/R.Δt => [(12)²/20].30.60 => E_el = 12960 J

Resposta: 12960 J 

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Lei de Joule. Resistividade

Borges e Nicolau

Exercícios básicos

Exercício 2: resolução

Ao passar a chave da posição verão para a posição inverno a potência elétrica dissipada pelo chuveiro aumenta.
De P = U²/R, sendo U constante, aumentando P a resistência R diminui.

Resposta: Diminui 

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19ª aula
Lei de Joule. Resistividade

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Exercícios básicos

Exercício 1: resolução

a) P = U²/R => 4400 = (220)²/R => R = 11 Ω
b) R = (U₁)²/P₁ = (U₂)²/P₂ => (220)²/4400 = (110)²/P₂ => P₂ = 1100 W
 
Respostas: a) 11 Ω; b) 1100 W 

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19ª aula
Termodinâmica (IV)

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 5: resolução

O gás sofre uma expansão adiabática e realiza trabalho (τ > 0) pois o volume aumenta. Não há troca de calor (Q = 0). A energia interna diminui (ΔU = -τ) e portanto, a temperatura diminui. De p.V = n.R.T,  concluímos que se T diminui e V aumenta, p deve diminuir. Logo, V aumenta e T, U e p diminuem. A informação incorreta está na alternativa A) pois Q = 0. A diminuição de temperatura é devida à diminuição da energia interna.

Resposta: A 

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Termodinâmica (IV)

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 4: resolução

I - Correta. O ciclo de Carnot é formado por duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas.
II - Correta. O trabalho realizado no ciclo é numericamente igual à área do ciclo de Carnot.
III - Incorreta. As quantidades de calor trocados com as fontes quente e fria são diretamente proporcionais às respectivas temperaturas absolutas das fontes.

Resposta: e 

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Termodinâmica (IV)

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 3: resolução

τ = área do triângulo = (5-1).10^-3.(6-2).10⁵/2 => τ = 800 J

No ciclo:

ΔU = 0

Portanto:

Q = τ + ΔU => Q = 800 + 0 => Q = 800 J

Resposta: c 

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Termodinâmica (IV)

Borges e Nicolau

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 2: resolução

Sendo o volume constante, resulta τ = 0.

A variação de energia interna entre 100 K e 200 K é dada por:

ΔU = 600cal - 200 cal => ΔU = 400 cal 

Da Primeira lei, vem:

Q = τ + ΔU => Q = 0 + 400 => Q = 400 cal

Sendo:
Q = m.c.Δθ => Q = n.M.c.Δθ => 400 = 1.4.c.100 => 400 = 400.c => c = 1 cal/g.ºC
 
Resposta: B 

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