Curso · Física

Física PAS 1: mecânica, energia e gravitação

A trilha completa da 1.ª etapa do PAS/UnB em Física, na ordem do Rota PAS 1: medir e apontar grandezas, as leis de Newton e o atrito no trânsito, trabalho, energia e potência até a tomada, impulso e colisões, equilíbrio e fluidos, e a gravitação que explica da maré ao GPS.

1 Grandezas físicas e unidades de medida Produzir uma tonelada de alumina consome 15,0 MWh. Quantos MJ por quilograma são? Nenhuma lei física entra na conta, e mesmo assim o item do PAS 3 derrubou quem trocou um prefixo. O que uma unidade carrega que o número sozinho não carrega? Conteúdo e materiais de estudo
2 Vetores Duas pessoas puxam uma caixa com 30 N e 40 N. Quanto vale a força que a caixa sente? Setenta, dez ou cinquenta newtons: os mesmos números dão três respostas. O que falta no número para decidir? Conteúdo e materiais de estudo
3 As três leis de Newton O ônibus freia bruscamente e você, em pé no corredor, "é jogado para a frente". Pergunta séria: quem te empurrou? Que força foi essa — ou você foi vítima de outra coisa? Conteúdo e materiais de estudo
4 Força de atrito Um carro a 54 km/h freia em pouco mais de 22 m. Com o dobro da velocidade, ele para em 45 m? E lotado, precisa de mais pista? As duas respostas são não, e a razão está na força que você usa a cada passo. Conteúdo e materiais de estudo
5 Trabalho de uma força Um carregador atravessa 50 m de pátio com uma caixa de 30 kg nos braços e chega suado; um guindaste ergue a mesma caixa 3 m em silêncio. Qual dos dois realizou trabalho sobre a caixa? A física dá zero ao carregador, e a razão cabe em um cosseno. Conteúdo e materiais de estudo
6 Energia: trabalho, potência e conservação Por que o primeiro morro de uma montanha-russa é sempre o mais alto — e por que nenhum morro seguinte consegue ser tão alto quanto ele? Conteúdo e materiais de estudo
7 Potência e rendimento Dois guindastes erguem contêineres iguais à mesma altura; um leva dezesseis segundos, o outro oito. Os dois entregaram a mesma energia à carga, e ninguém no porto diria que são iguais. O que o segundo tem a mais tem nome, unidade e preço: aparece na placa do chuveiro e, multiplicado pelo tempo, na sua conta de luz. Conteúdo e materiais de estudo
8 Geração de energia elétrica Na seca de 2021 os reservatórios do Sudeste secaram, o operador do sistema ligou as termelétricas a gás e a conta de luz de todo o país subiu de bandeira. O que a chuva que não caiu em Minas tem a ver com o chuveiro em Brasília, e por que a eletricidade que sai de uma turbina a 700 km de distância chega à sua casa em vez de virar calor nos fios pelo caminho? Conteúdo e materiais de estudo
9 Impulso e quantidade de movimento Um ônibus a 72 km/h para em meio segundo; para um passageiro de 80 kg parar junto, algo precisa segurá-lo com 3 200 N, quatro vezes o seu peso. Com airbag e zona de deformação a parada leva dois segundos e a força cai para 800 N. O que o passageiro tinha de perder não mudou um grama: o que mudou foi o tempo. Por quê? Conteúdo e materiais de estudo
10 Colisões Uma bola de 3 kg a 2 m/s atinge outra de 1 kg parada. Sem saber a força do choque nem quanto ele durou, você afirma: se grudarem, saem a 1,5 m/s; se a colisão for elástica, a primeira segue a 1 m/s e a segunda a 3 m/s; e a segunda jamais sairá com mais de 6 J. O que se conserva sempre, o que se conserva às vezes, e como isso decide os quatro itens que o PAS pendurou nessa cena? Conteúdo e materiais de estudo
11 Movimento circular uniforme O velocímetro marca 36 km/h durante toda a volta numa rotatória de 25 m de raio e, ainda assim, o carro está acelerando o tempo todo, puxado para o centro por 4 000 N de atrito. Como pode haver aceleração sem mudar a velocidade, quem faz o papel de força centrípeta em cada curva, por que a catraca da bicicleta gira mais depressa que a coroa, e o que decide se o carrinho passa pelo alto do loop? Conteúdo e materiais de estudo
12 Estática A lança de um guindaste sustenta 1 600 kg a 15 m do eixo e não cai porque um contrapeso de 6 000 kg fica a apenas 4 m do outro lado. Por que o produto massa vezes distância decide o equilíbrio, por que a soma das forças sozinha não decide nada num corpo extenso, e como isso resolve gangorras, pranchas em dois cavaletes, balanças, o antebraço e o Discóbolo que o PAS pendurou numa prova? Conteúdo e materiais de estudo
13 Hidrostática A 3 m de fundo o ouvido aperta e a 10 m a pressão já dobrou, mas a largura da piscina não muda nada; uma barcaça de 600 t afunda até 1 m e carrega 900 t de pedra; um navio de aço flutua e um parafuso afunda. Que peso é esse que a água exerce, por que só a profundidade conta e como a mesma lei pesa a carga de um barco sem balança? Conteúdo e materiais de estudo
14 Gravitação universal A maçã cai e a Lua não; um astronauta flutua a 400 km de altura onde a gravidade ainda vale 89% da do chão; a antena parabólica do telhado mira um satélite que dá uma volta na Terra por dia e parece parado. Que força é essa que enfraquece com o quadrado da distância, puxa tudo com a mesma aceleração e mesmo assim segura a Lua, a Estação Espacial e o satélite de TV cada um na sua altura? Conteúdo e materiais de estudo
15 Leis de Kepler e órbitas O cometa Halley passou em 1986 e volta em 2061; Marte, a 1,5 vez a distância da Terra ao Sol, leva quase dois anos para dar a volta; um planeta de outra estrela some da vista a cada 385 dias e por isso sabemos a que distância ele orbita. Como a forma e o tamanho de uma órbita fixam a velocidade em cada trecho e o tempo de uma volta, e por que a mesma proporção serve para planetas, satélites, luas e cometas, mas só em torno do mesmo astro? Conteúdo e materiais de estudo
16 Marés Se a Lua puxa os oceanos, a maré alta com a Lua no céu se explica; mas por que há outra maré alta doze horas depois, com a Lua do outro lado da Terra? Por que o Sol, que atrai a Terra 180 vezes mais forte que a Lua, manda menos nas marés? E por que a preamar de hoje chega cinquenta minutos mais tarde do que a de ontem? Conteúdo e materiais de estudo
17 História da astronomia Durante meses Marte avança pelo céu, então freia, recua e volta a avançar, desenhando um laço contra as estrelas. Ptolomeu previu esse laço com círculos sobre círculos por catorze séculos; Copérnico o explicou sem inventar peças; Galileu viu, pela luneta, o que decidia a disputa; Newton tratou a queda de uma fruta e a órbita da Lua como um único fenômeno. Como um modelo do céu ganha e perde a confiança dos que o usam, e por que a prova direta de que a Terra se move só chegou em 1838? Conteúdo e materiais de estudo