Notação Científica e Ordem de Grandeza na Física

Vimos, na aula de Física passada, sobre as unidades de medida, na Física, e como expressar medidas para mensurar várias coisas, como tempo, velocidade, distância etc.

Ao redor de nós, temos valores de poucas unidades, como altura (entre 1 e 2 metros, geralmente), peso (entre 50kg e 100kg), velocidades (10, 20, ..., 100, 300 km/h) dentre outros valores, que são 'de boa', para falarmos, expressarmos e escrevermos.

Porém, existem algumas medidas muuuuito grandes e outras beeeeem pequenas, que é difícil falar ou escrever seus valores.

Por exemplo:
Distância do Sol até a Terra: 149.600.000.000 m
Tente pronunciar esse valor.

Já o tamanho de um átomo é, em média: 0,000000001 m

Complicado esses valores, não é?
Mas calma, nossa querida e amada Física achar um jeito fácil de expressar esses números.

A Notação Científica

Nos dois exemplos que demos, há uma coisa em comum: a quantidade de zeros.
A notação científica consiste, basicamente, em escrever esses número usando a potência de 10.

Por exemplo:
10¹ = 10
10² = 100
10³ = 1000
...
10¹⁰ = 10000000000

O mesmo vale para números pequenos:
10⁻¹ = 0,1
10⁻² = 0,01
10⁻³ = 0,001
...
10⁻¹⁰= 0,0000000001

Bem mais simples, não é verdade ?

Assim, a regra da notação científica é:
Expressar todas as medidas na seguinte maneira: a.10^b ("a" vezes 10 elevado a "b"), onde o valor de x deve ser menor que 10 e maior ou igual a 1.

Distância do Sol a Terra:
149.600.000.000 m
Em notação científica: 1,496. 10¹¹ m
Errado: 14,96. 10¹⁰ m (14,96 é maior que 10)
Errado: 0,1496.10¹²m (0,1496 é menor que 1)

O Sistema Internacional de Unidades na Física

O famoso SI, Sistema Internacional de Unidades, é dividido em três partes:

  • Unidades de base: unidades mais básicas da natureza
  • Unidades suplementares
  • Unidades derivadas: que, como o nome sugere, advém das outras unidades


Unidades de Base do Sistema Internacional

Grandeza - Nome - Símbolo

comprimento - metro - m
massa - quilograma - kg
tempo - segundo - s
intensidade de corrente elétrica - ampère - A
temperatura termodinâmica - kelvin - K
quantidade de matéria - mol - mol
intensidade luminosa - candela - cd

Unidades Suplementares do SI na Física

Grandes - Nome - Símbolo

ângulo plano - radiano - rad
ângulo sólido - esterorradiano - sr

Unidades de Grandeza em Física - Sistema Métrico Decimal

Uma das coisas mais essenciais na Física é o ato de medir, que é extremamente necessário para que possamos colocar nossos conhecimento desta ciência em prática.

Grandeza Física

Grandeza nada mais é que uma quantidade de algo, de uma propriedade que é possível de ser medida.
Bem vago isso, não é?

Mas vamos dar alguns exemplos, e você vai entender bem fácil o que é uma Grandeza Física.

Para medir espaço e distâncias, usamos a grandeza de comprimento, o metro.
Para medir tempo, usamos a grandeza de tempo (segundos).

Há também medidas para medir massa (1 kilo, 10 kilos, 100kg etc), corrente elétrica, voltagem, carga, temperatura e uma infinidade de outras grandezas Física, que iremos estudar aos poucos, em nossas aulas de Física.

Sistema Métrico Decimal na Física

Qual o tamanho de uma parede até a outra parede, no cômodo que você está agora?
4 metros? 5 metros? 3 metros?

Mas, o que é esse metro? Quem chegou e disse 'essa distância aqui é um metro' ?

E o seu peso, qual é? 60 kg ?
Qual o peso de um carro? Uma tonelada?

Por que uma determinada massa pesa 1 quilograma ?


Unidade de Comprimento: metro (m)

Unidade de comprimento metroO metro é uma unidade que usamos para medir distância.
Mas, qual o tamanho de um metro?

Antigamente, o metro era: um quarto do meridiano terrestre (uma linha imaginária, no planeta Terra), dividido por 10.000.000 (10 milhões) que passa por Paris.

Porém, diferente do que pensavam antigamente, a Terra não é tão redonda e bonitinha assim. Na superfície da Terra existem vários desníveis (buracos, montanhas, deformações etc).

Ou seja, essa definição de metro não era tão precisa.
Depois usaram outra definição mais precisa: construíram uma barra de platina, e depois de platina e irídio, em 0º C (zero graus Celcius de temperatura), e disseram que determinada distância de dois riscos seria considerado o metro padrão.

Física para o ENEM
Barra de platina e irídio, essa é a distância de 1 metro

Hoje em dia, dizemos que o metro a distância que a luz percorre em 1/299.792.458 segundos.
Essa medida é bem mais exata, pois a velocidade da luz é a constante mais importante na Física.


Unidade de massa em Física: grama (g)


Inicialmente, foi definido que uma grama era a massa de 1 cm³, a 4º C, de água. Depois, o padrão adotado foi de mil gramas, o famoso kilograma (kg), pois 1 g era muito pouco para se trabalhar e manusear.

Por conta dessa dificuldade de lidar com uma massa tão pequena, foi usado como quilograma-padrão um cilindro de platina irradiada, com massa igual a da água numa temperatura de 4 graus Celsius:

Física para Enem
Foi definido que a massa desse cilindro é de 1 quilograma (1kg)

Áreas da Física: Mecânica, Termologia, Óptica, Ondulatória, Eletromagnetismo e Moderna

No artigo passado, falamos sobre O que é Física, para que ela serve e onde é usada.
Agora, vamos 'fatiar' a Física e descobrir quais são suas partes e divisões.

Física: Divisão em Áreas

Se formos explicar em uma frase o nosso artigo anterior, sobre o que é Física, diríamos: é a ciência que estuda o universo, e usa duas importantes ferramentas, que são a Matemática e os experimentos.

Mas o universo é...o universo!

É algo tão grande e tão desconhecido, que é difícil de entender e principalmente explicar. Mas diríamos que o Universo é simplesmente tudo, então a Física estuda tudo, absolutamente tudo.

Por isso, a Física se divide em áreas, em divisões bem claras e definidas, que nos ajudam a organizar o conhecimento.

As áreas da Física, que iremos estudar neste site, são:
  • Mecânica
  • Termologia
  • Óptica
  • Ondulatória
  • Eletromagnetismo
  • Física moderna

Área da Física: Mecânica

O que estuda a Mecânica
Trajetórias: estudadas na Mecânica
Não, calma. Não vamos estudar como se conserta um carro (sim, eu pensava isso, quando via esse nome mecânica, antes de me aprofundar, rs :)

A mecânica é divisão da Física que estuda tudo sobre movimento. E isso inclui o repouso, o equilíbrio, deslocamento, as forças, o que ocasiona o movimento, prevê rotas e muito mais.

Estudando Mecânica e suas leis, você pode, por exemplo, traçar a rota de um foguete que vai sair de seu quintal e pousar na lua.

Através da mecânica é possível você tratar perfeitamente o trajeto de um míssil, ou de uma bomba lançada por um avião.

Veja este gif:
Aula de Mecânica e Física

Talvez o Roberto Carlos não saiba Física e Matemática no papel, mas na prática ele usou e abusou da Mecânica, vamos estudar isso depois aqui no Física Progressiva ?

Medindo a força de um chute, o local que ele vai atingir na bola, sabendo a distância até o gol e a velocidade do vento, você pode fazer lindíssimos gols assim também (sqn).

Área da Física: Termologia

Termologia: calor, temperatura, pressão e energia
Geladeira: Termologia em prática
A termologia é a divisão da Física que estuda o calor.

Iremos aprender o que é temperatura, o que ela representa, o que mede, bem como sobre velocidade , energia e colisão de partículas (átomos e moléculas), pois isso tudo tem a ver com a Termologia.

O exemplo mais claro das leis da Termologia que temos na prática, é a nossa geladeira.
Não importa o calor que esteja no ambiente, dentro a geladeira está bem fria.

Como pode isso?
De onde vem esse 'frio' ? Aliás, o que é frio e quente? É o frio que entra ou o calor que sai?

O que o motor/compressor faz pra transformar energia elétrica em um processo que deixa nossa geladeira ou ar-condicionado geladinhos?


Área da FísicaÓptica

A óptica é o ramo da Física que estuda a Luz e seus fenômenos.

Se veio em sua mente as ópticas que fazem óculos, não se sinta tímido, aquilo dali é Física pura mesmo, 100% Óptica Física.

Sabendo como funciona a luz, seus fenômenos, o olho e as lentes, é que aprendemos a criar os óculos.

Iremos estudar coisas importantes que envolvem a luz, como a reflexão, refração e a difração.
Como exemplos de coisas que iremos entender, além de lentes, lunetas, microscópios e lunetas, veremos o que é um arco-íris e como se ele se forma:

Para que serve a Óptica, resumo

Área da Física: Ondulatória

Como o próprio nome pode sugerir, a Ondulatória estuda as ondas.
Sim, as ondas do mar também.

Porém, onda é algo bem mais geral, é um tipo de 'perturbação', algo que foi tirado de seu equilíbrio, um pulso energético.

Por exemplo, quando você escuta rádio, o som que chega em seu aparelho de som é transmitido pelo ar, através de ondas.

E como dissemos, a onda é uma onda também:
O que é Ondulatória
Sim, a ondulatória explica as ondas na água

Área da FísicaEletromagnetismo

A área do eletromagnetismo surgiu de um estudo, que aliou dois importantes fenômenos, o da eletricidade e o do magnetismo.

Nesta divisão da Física, iremos estudar o que é eletricidade, cargas elétricas, campo, fluxo, força eletromagnética etc.

Para que serve e o que estuda o Eletromagnetismo
Pólos magnéticos da Terra
Um exemplo de uso da teoria do Eletromagnetismo é o aparelho que você está usando para ler esta página. Não importa qual é, como é nem como funciona, mas certamente ele usa eletricidade para funcionar.

Sobre magnetismo, o exemplo mais clássico de fenômeno que envolve este conceito, é o funcionamento dos imãs. Já parou para se pensar por que imãs se atraem ou se repelem?

De onde vem essa força ? Como medir ela? Ela depende de que?
E a bússola, por que ela sempre aponta na mesma direção, no planeta terra?

Isso e muito mais vamos estudar na seção de Eletromagnetismo.

A Física Moderna

Todas as áreas e divisões que citamos acima, fazem parte da chamada Física Clássica.
Porém, a partir do começo do século XX, os conceitos sagrados da Física Clássica começaram a ser questionados, e houveram mudanças.

Calma, a antiga Física Clássica ainda existe é a que mais usamos.
Usamos ela pra fazer carros, levantar prédios, fazer óculos, criar geladeiras, TV etc.

Porém, em determinadas condições (como em velocidade muito rápida), alguns conceitos mudam.
E são conceitos 'bizarros', como por exemplo, o tempo passar mais devagar ou mais rápido ou um objeto mudar de tamanho dependendo da velocidade que ele esteja.

Um dos pais da Física Moderna você certamente já ouviu falar: Albert Einstein
Para que serve a Física moderna? Resumo

Física: O que é? Para que serve? Onde é usada ?

Afinal, o que é Física?

Para que serve? Por que eu tenho que estudar isso?

Vou usar em algo na vida? É difícil?
Neste artigo, vamos explicar para você o que é Física!


Física: O que é ?

Definição da ciência Física
A Física, que vamos tratar neste site, que é a mesma Física que estudamos na escola, junto com Matemática, Química etc, é simplesmente uma ciência.

Ela é uma ciência que estuda...tudo.
Isso mesmo, a Física estuda absolutamente tudo.

A Física estuda o universo, o que é, como funciona, o motivo de tudo.
Como os objetos se combinam, se transformam e como se movem.

Embora soe quase como algo filosófico, a Física usa uma importantíssima ferramente: a Matemática.
Não apenas falar, acreditar ou pensar, a Física demonstra as coisas, ela prova, e para isso usa, além da Matemática, os experimentos, para provar tudo na prática.

Física: Para que serve ?

Por que estudar Física?
Motor de carro: calor e explosões
Para que serve um carro?
"Hora, para se locomover"

Sim, para se mover. Mas ele só se move com uma condição: você saiba como ele funciona.
De nada adianta você ter um carro, se não sabe usar.

Do mesmo jeito é a Física. Usamos a Física para entender o universo, e quando entendemos alguns detalhes da natureza, passamos a usar e manipular ele.

Por exemplo, usamos a Física para estudar lentes e espelhos.
Após entender isso, usamos nosso conhecimento para fazer óculos, lunetas e microscópios.

Estudamos o calor.
Ao entender o calor, usamos a Física para fazer um termômetro ou motor de um carro, que utiliza calor e explosões.

Estudamos a eletricidade, o eletromagnetismo e outros fenômenos elétricos.
Após estudar isso, aplicamos esses conhecimentos para criar TV, computador, celular etc.

Ou seja, a Física serve para entendermos o universo, e com esse entendimento podemos usar ela ao nosso favor.

Física: Onde é usada ?

Em absolutamente todos os lugares.

Onde usamos a Física
Transformação do movimento em energia elétrica
Carros na rua usam conceitos de mecânica e calor.
Tecnologia usa conceitos de eletricidade e magnetismo.

Um submarino precisa ser feito usando uma estrutura especial, pois no fundo do oceano a pressão é muito grande. Tem que entender o conceito de densidade e pressão de um líquido.

O avião é pura física, um verdadeiro show de conceitos desta ciência.
O que faz o avião ficar sustentado no ar é a diferença de pressão do ar, embaixo e em cima da asa.
Os motores fornecem uma potência muito forte.

Veja a imagem ao lado, de um gerador eólico.
O vento faz as pás girarem e este movimento gera uma energia, que é transformada em energia elétrica, que usamos para nosso dia-a-dia.