Quimica ufgd

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3ª Aula do cap. 09 IMPULSO

de força constante. • Impulso para força variável. • Impulso para um sistema de partículas.

• Impulso

A FORÇA F(t) ATUA SOBRE UMA BOLA QUANDO A BOLA E O TACO COLIDEM.

Referência: Halliday, David; Resnick, Robert & Walker, Jearl. Fundamentos de Física, Vol 1. Cap. 9 da 7a. ed. Rio de Janeiro: LTC. Tipler, Paul. Física, Vol 1 cap. 08. 4a. ed. Rio de Janeiro:LTC, 2000.

Lembrando….. I. Momento Linear (p): Definição
m

r v

r r p = mv

Kg.m/s

II. Relação com a Segunda Lei de Newton

r r r r r dv d (mv ) dp ∑ Fext = ma = m dt = dt = dt
mv − mv 0 = F .t

r Quando∑ Fext = 0 ⇒ p = constante.

r P = constante

Pi = PF

(sistema isolado)

O que é uma colisão?
• Processo em que duas partículas são lançadas uma contra a outra e hátroca de momento linear e energia. Queremos estudar as possíveis situações finais depois que as partículas se afastam da região de interação.
Antes Depois Durante

Colisões (choque mecânico) Forças relativamente grandes, atuam em cada uma das partículas que colidem, durante um intervalo de tempo relativamente curto. v1i F (t)

F
Δt

F

v1f
Impulso devido à força

v2f

Exemplos decolisões: Atmosfera
Partículas carregadas aceleradas pelas linhas de campo magnético terrestre criam a Aurora (Boreal ou Austral). A emissão é causada pela desexcitação de moléculas da atmosfera que foram ionizadas por colisões com as partículas aceleradas que se originam no vento solar.

Austro: ... Sul Boreal: ... Do lado norte, setentrional.

Exemplos: Atmosfera

MOVIMENTO CIRCULAR DE UMACARGA ELÉTRICA EM UM CAMPO MAGNÉTICO.

Exemplo histórico: estrutura do átomo
• Ernest Rutherford (1911): descobriu a estrutura nuclear do átomo. Primeiro experimento de colisão de partículas subatômicas.

Modelo de Thomson: previa deflexão pequena das partículas α

Rutherford observou grandes deflexões, sugerindo um núcleo duro e pequeno

Exemplos: Partículas elementares
Criação depares elétron-pósitron • Colisões entre partículas elementares (elétron-elétron, elétronpróton, etc.) são responsáveis por quase toda a informação que temos sobre as forças fundamentais da natureza (exceto a gravitacional). • Essas colisões são geradas a partir da aceleração das partículas elementares em grandes aceleradores de partículas ( FermiLab, SLAC, etc.

Exemplos: Colisões entre núcleos;estrelas, reatores
Sol Reação nuclear principal no Sol:

4 1H + 2 e- → 4He + 2 neutrinos + 6 fótons
Energia liberada = 26 MeV

Coração do reator nuclear

Uma das reações de fissão do 235U:
235U

+ n → 236U* → 140Xe + 94Sr + 2n
Energia liberada ≈ 200 MeV

Um núcleo de 235U absorve um nêutron, o que produz 236U (excitado) que sofre processo de fissão. Gerando: Xenônio e Estrôncio + 2nêutrons.

O que faremos: • Pode-se estudar os produtos das colisões e suas configurações finais com o intuito de investigar a natureza das forças. • Entretanto, existem características gerais que regem todas as colisões, que são consequências das leis de conservação de energia e momento linear. Vamos nos concentrar nessas características gerais. mv − mv 0 = F .t

r r r r J = ΔP = Pf − Pi = mvf− mvi

r J =

tf


ti

r F (t) dt

Características gerais:
• Exemplo das colisões de bolas de bilhar: as forças de contato são muito grandes e agem por curtíssimos intervalos de tempo.

• Não estamos interessados dos detalhes da força como função do tempo. Queremos o resultado líquido de sua atuação, isto é: Integral da força em relação ao tempo.
tf

dp ∫ F dt = ∫ dt dt = ∫ d p= p f − pi = Δ p ti ti p
i

tf

pf

Impulso:
• A integral temporal da força é chamada impulso da força. t f

Impulso=área debaixo da curva

ti • O impulso da força total sobre um corpo durante um intervalo de tempo é igual à mudança do momento linear do corpo no intervalo.

J = ∫ Fdt = Δ p

Força média F= J/Δt

r r r r F.Δt = J = ΔP = Pf − Pi = mvf − mvi
rf

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