Figura 31 – Ilustração de um liquidificador.

Fonte: Pixabay (2014) (https://pixabay.com/)

Ao usarmos um liquidificador, parte da energia elétrica é convertida em calor, e em ondas sonoras, e então a potência (energia por unidade de tempo) que o liquidificador libera não é totalmente aproveitada para o trabalho mecânico. Uma maneira de quantificarmos esse aproveitamento para os mais diversos materiais e sistemas analisados é através do rendimento.

Sabendo-se que a potência total de um liquidificador é de 1600 W e a potência útil é de 1000 W, qual é o rendimento deste liquidificador?

Para calcularmos o rendimento e obtermos uma relação entre a potência útil e total. Faremos uma razão entre ambas.

Substituindo a potência útil por 1000 W e a potência total por 1600 W. Obtemos:

 = 0,625 = 62,5%

Com esse resultado podemos concluir que 62,5% da energia elétrica fornecida para o liquidificador por unidade de tempo é aproveitada para o trabalho mecânico (giro das lâminas do liquidificador), os outros 37,5% são dissipados em atrito, calor e som.

O rendimento (η) de qualquer sistema físico consiste na razão entre a potência útil que é de fato utilizada, pela potência total fornecida. Expresso da seguinte forma:

η = Pu/Pt

Onde,

Pu: potência útil

Pt: potência total

Figura 32 – Barra de ferro.

Fonte: Pixabay (2013) (https://pixabay.com/)

Figura 33 – Lata de alumínio.

Fonte: Pixabay (2012) (https://pixabay.com/)

O ferro (Fe) possui uma densidade aproximada de 7,8 g/cm3, e o alumínio uma densidade aproximada de 2,7 g/cm3. Qual seria a densidade relativa entre esses metais?

Para calcularmos a densidade relativa e obtermos uma relação entre as densidades do ferro e alumínio, iremos calcular a razão entre as densidades de ambos. O que fica da seguinte forma:

  2,89

Esse resultado quer dizer que o ferro é aproximadamente 2,89 vezes mais denso que o alumínio.

A densidade relativa (dAB) entre duas substâncias A e B. consiste na razão entre a massa específica de ambas. Considerando temperatura e pressão constantes para as medidas de massa específica.

dAB = 

Onde,

dAB: densidade relativa entre a substância A e a substância B

dA: massa específica da substância A

dB: massa específica da substância B

Figura 34 – Ilustração dos pinos e da bola de boliche.

Fonte: Pixabay (2013) (https://pixabay.com/)

Ao arremessarmos diferentes tipos de bolas ao solo ou a uma parede, percebemos que cada tipo de bola tem uma resposta distinta após colidir: algumas voltam para posições mais próximas das originais de lançamento como é o caso da bola de basquetebol e de vôlei, e outras voltam para posições bem mais distantes das posições de lançamento, como é o caso da bola de boliche e handebol.

Isso ocorre devido ao fato de que estas bolas possuem coeficientes de elasticidades distintos, pois cada material tem um coeficiente de elasticidade característico.

Considere o exemplo a seguir no qual uma bola com uma determinada velocidade (Vap) se aproxima de uma parede até colidir com a mesma, e retorna com uma velocidade (Vaf) conforme as seguintes imagens. Quanto maior for a velocidade com a qual a bola retorna, maior será o coeficiente de elasticidade da bola.

Vamos supor que, em módulo, a velocidade inicial da bola era de 10 m/s e sua velocidade após colidir com a parede foi de 5 m/s, calculando a razão entre a velocidade final e inicial, obteremos o seguinte.

 =  = 0,5

Quanto mais próximo de 1 for tal razão, maior será o coeficiente de elasticidade do material analisado, ou seja, maior será a capacidade do material de restituir sua posição original após ser deformado. Mas tal razão nunca será maior que 1 pois, sempre em que há colisão, parte da energia cinética da bola se transforma em outras formas de energia como térmica e sonora e, portanto, a velocidade com a qual a bola retorna sempre será menor que a velocidade com a qual ela estava antes de colidir (sempre pensando no módulo).

Colisões em que a razão é considera igual a 1 são chamadas de perfeitamente elásticas, já colisões com razão igual a 0, são chamadas de colisões perfeitamente inelásticas. E quando a razão está entre 0 e 1, é chamada de colisão parcialmente elástica, condição na qual se dá a maioria dos fenômenos físicos.

Figura 35 – Bola indo em direção à parede.

Imagem do Autor

Figura 36 – Bola se afastando da parede.

Imagem do Autor

O coeficiente de elasticidade (e) ou coeficiente de restituição consiste na razão entre o módulo da velocidade de afastamento pelo módulo da velocidade de aproximação. Expressa da seguinte maneira:

e = 

Onde,

Vaf: velocidade de afastamento

Vap: velocidade de aproximação

0 e  1

Figura 37 – Projetor de imagens.

Fonte: Pixabay (2017) (https://pixabay.com/)

Os projetores de imagens utilizam o aumento linear transversal para projetar imagens reais em tamanho confortável para visão, sendo muito utilizado em cinemas e escolas.

Um projetor de escola amplia um objeto de 2 cm em 1,8 m, qual foi o fator de ampliação do objeto para o a imagem?

Para calcularmos a ampliação, fazemos a razão entre o comprimento da imagem pelo comprimento do objeto.

Porém precisamos deixar o numerador e denominador com unidades de medida iguais.

Vamos passar 2 cm para unidade em metros, para isso substituímos o valor de c = 10-2.

 = 90

Esse resultado nos informa que a imagem é 90 vezes maior que o objeto no interior do projetor.

O aumento linear transversal (A) é uma grandeza adimensional que consiste na razão entre o tamanho da imagem (i) pelo tamanho do objeto (o), e nos indica o quanto uma imagem altera seu tamanho comparado ao tamanho do objeto. Serve tanto para lentes quanto para espelhos esféricos. Se o valor de  >1 podemos concluir que a imagem é maior que o objeto, e para valores de  < 1 a imagem será menor que o objeto, se  =1 então o objeto e a imagem possuem o mesmo tamanho. Se o valor de A >0 então o objeto e a imagem estão em um mesmo eixo de ordenadas, se caso A<0 então o objeto e imagem estão em eixos de ordenadas opostos.

A= 

Onde,

i: tamanho da imagem

o: tamanho do objeto

Figura 38 – Estrada.

Fonte: Pixabay (2019) (https://pixabay.com/)

Na imagem acima podemos observar uma miragem ao fim da estrada, dando a impressão de que a estrada esteja "molhada".

Tal efeito ocorre devido à diferença dos índices de refração do ar próximo ao solo e do ar mais acima. O ar próximo ao solo possui maior temperatura devido ao contanto com o solo. Expande-se e ocupa um maior volume, assim diminui sua densidade e altera o seu índice de refração.

É importante sabermos que quanto maior a densidade de um meio maior será o seu índice de refração.

O índice de refração da luz (n) em algum meio transparente, seja uma lente, ar, água, ou qualquer meio transparente, é a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) pela velocidade da luz (v) no meio considerado. Essa expressão nos indica o quanto um feixe de luz altera sua velocidade ao passar de um meio para outro, e como este mesmo feixe de luz pode variar seu ângulo de acordo com seu ângulo de incidência em um meio de índice de refração distinto do índice de refração do meio de origem. Conforme seu ângulo de incidência de acordo com a Lei de Snell. O índice de refração pode ser expresso da seguinte forma:

n = 

Onde,

n: índice de refração do meio

c: velocidade da luz no vácuo

v: velocidade da luz no meio

É importante saber que a velocidade da luz em qualquer meio é menor ou igual que a velocidade da luz no vácuo, e por tanto o índice de refração (n) sempre será maior ou igual a um (n≥1).

Ângulo limite de reflexão (modal)

Figura 39 – Fibra ótica.

Fonte: Pixabay (2016) (https://pixabay.com/)

Umas das principais aplicações do ângulo limite de reflexão na atualidade se dá nas fibras ópticas com a transmissão de informação através de luz (ondas eletromagnéticas). Uma alternativa muito mais eficaz no transporte de informação se comparado às correntes elétricas nos fios metálicos, pois a informação sofre menor redução de intensidade durante a transmissão.

Figura 40 – Cabo de fibra ótica.

Fonte: Pixabay (2017) (https://pixabay.com/)

Observe a imagem a seguir onde está representado o interior de um fio de fibra óptica fora de escala.

Figura 41 – Ilustração do interior de uma fibra ótica.

Imagem do Autor

O fio de fibra óptica é constituído de uma camada interna representada na cor azul com maior de índice de refração comparada à camada externa representada na cor cinza, tal disposição de camadas permite a reflexão total do feixe luminoso representado em vermelho, como veremos adiante.

Figura 42 – Ilustração do fenômeno da refração.

Imagem do Autor

Na imagem acima está ilustrado um feixe de luz incidente (Li) que provém de um meio 1 com índice de refração maior que o meio 2. Parte da luz incidente é refletida no feixe de luz refletido (Lrf), e parte é refratada para o meio 2 no feixe de luz refratado (Lrl).

Os ângulos α e β são iguais de acordo com as leis da reflexão, e o ângulo γ é maior que o ângulo α, pois o índice de refração do meio 2 é menor que o índice de refração do meio 1, isso será mais bem compreendido quando adentrarmos adiante na Lei de Snell.

Quanto maior for o ângulo de incidência (α), maior será o ângulo de refração (γ), até o ponto onde o feixe de luz refletido se alinha na horizontal e então toda a luz que incide é refletida e o ângulo do feixe de luz incidente é denominado ângulo limite de reflexão.

O ângulo limite de reflexão é o ângulo cujo valor nos indica que a partir de tal ângulo toda a luz incidente na divisão entre os dois meios de índice de refração distintos será refletida totalmente, e nenhuma parcela da luz será refratada. Tal fenômeno ocorre somente quando a luz passa de um meio de maior índice de refração para um meio de menor índice de refração.

O seno do ângulo limite de reflexão pode ser calculado a partir da razão entre o índice de refração do meio 2, pelo índice de refração do meio 1. Como está expresso a seguir:

sen θL = 

Onde,

sen θL: seno do ângulo limite de reflexão

n2: índice de refração do meio 2

n1: índice de refração do meio 1

O grau de pureza (p) de uma substância é a razão da massa da substância, pela massa total do material analisado. Podemos expressa-la da seguinte forma:

p = Ms/Mt

Onde,

Ms: massa da substância

Mt: massa total analisada

O rendimento (r) é a razão entre a massa dos produtos obtidos na realidade, pela massa dos produtos de uma reação química teórica sem nenhuma perda por impurezas e pelos demais processos que ocorrem que impedem que todos os átomos dos reagentes estejam no produto.

Podendo ser expresso das seguintes formas:

r = Mr/Mt

Onde,

Mr: Massa dos produtos na realidade

Mt: Massa dos produtos na teoria

Título (Ʈ) ou fração em massa é a razão entre a massa do soluto pela massa da solução. Expresso da seguinte forma:

Ʈ = Msoluto/Msolução

Onde,

Msoluto: massa do soluto

Msolução: massa da solução

O grau de equilíbrio (α) de uma reação química é a razão entre a quantidade de mols de reagente que de fato reagiu pela quantidade inicial de mols do reagente.

α =  , 0 < α < 1

Onde,

Qr: quantidade de mols do reagente que reagiu

Qt: quantidade inicial de mols do reagente

O grau de ionização consiste na razão entre a quantidade de mols de íons que foram dissociados, pela quantidade inicial de íons.

α =  , 0 < α < 1

Onde,

Qr: quantidade de mols de íons que dissociou

Qt: quantidade inicial de mols do íon

O consumo médio de combustível consiste na razão entre a distância percorrida pela quantidade de litros de combustível. De maneira resumida:

Cm = 

Onde,

Cm : Consumo médio de combustível

D: distância percorrida

L: quantidade de litros de combustível

unidade (Cm) = 

unidade (Cm) = 

O índice de massa muscular (IMC) consiste na razão entre a massa pela altura ao quadrado, tal medida nos indica se estamos com a massa ideal, acima ou abaixo dela.

IMC = 

Onde,

m: massa corpórea

h2: altura ao quadrado

unidade (IMC) = 

unidade de (IMC) = 

Figura 43 – Carro em viagem na estrada.

Fonte: Pixabay (2017) (https://pixabay.com/)

Uma família partiu para uma viagem de carro da cidade A, que está no km 15, às 13 horas, e chegou à cidade B, no km 225, às 15 horas. Considere que durante a viagem a velocidade permaneceu constante e a estrada era retilínea. Qual foi a velocidade escalar média?

Para resolvermos este exemplo precisamos calcular a razão entre o espaço percorrido na viagem pelo tempo que eles levaram para irem de uma cidade a outra.

Primeiro iremos calcular qual foi o deslocamento espacial do km 15 ao km 225.

225 - 15 = 210 km

Agora precisamos calcular o intervalo de tempo. A família partiu as 13 horas e chegou as 15 horas, portanto o tempo gasto foi de.

15h - 13h = 2h

Agora podemos calcular a razão entre a variação do espaço 210 km pela variação no tempo 2h.

 = 105 km/h

Vm = 105 km/h

Podemos notar que o resultado é um número acompanhado das unidades de medidas do numerador e denominador da divisão, as unidades de medidas nos fornecerão o significado da razão. No EXEMPLO o resultado Vm = 105 km/h significa que em uma hora o carro percorre 105 quilômetros, se permanecer nesta velocidade.

A unidade de medida da velocidade média neste exemplo é km/h, entanto no Sistema Internacional de medidas a velocidade média possui unidade de medida de metros por segundo (m/s).

unidade (Vm) = unidade (ΔS) / unidade (Δt)

unidade (Vm) = m/s

Podemos converter a velocidade média em m/s para km/h e vice versa, vamos fazer essa conversão com o resultado do EXEMPLO. Em que a Vm = 105 km/h.

Vm = 105 km/h

Em que símbolo (k) representa 103, e o símbolo h representa 1 hora, equivalente á 60 minutos. Então substituímos no resultado:

Vm = 105x103 m/60minutos

Sabemos que cada minuto corresponde a 60 segundos (s), e portanto 60 minutos equivalem a 60 vezes 60 segundos.

Vm = 105x103 m/60x60segundos

60x60s = 3600s = 3,6x103s

Vm = 105x103 m/3,6x103s

Vm = 105m/3,6s

Vm  29,2 m/s

Podemos generalizar essa transformação de modo que para se converter de km/h para m/s devemos dividir por 3,6 e para transformarmos de m/s para km/h devemos multiplicar por 3,6. Podemos representar esta generalização da seguinte forma, considere um corpo a uma velocidade de V km/h.

V km/h = V x103m/3600s

V km/h =  V m/s (I)

Portanto se temos uma velocidade em quilômetros por hora e queremos obter sua velocidade correspondente em metros por segundo, dividimos por 3,6.

Se tivermos a velocidade em metros por segundo e desejamos transforma lá em km/h. Multiplicamos os dois lados da equação (I) por 3,6.

3,6 x V km/h =  V m/s x 3,6

V m/s = 3,6 x V km/h

Para obtermos a velocidade em km/h a partir da velocidade em metros por segundo, multipliquemos esta por 3,6.

A velocidade escalar média é a razão entre a variação do espaço pela variação do tempo correspondente, e pode ser expressa da seguinte maneira.

Vm = 

Onde,

Vm = velocidade escalar média,

Δ = letra grega delta maiúsculo, significa variação

ΔS = variação do espaço

Δt = variação do tempo

É importante salientar de que a velocidade escalar média é uma velocidade constante, portanto não varia durante o percurso.

A variação do espaço ΔS consiste na subtração da posição no espaço final pela posição no espaço inicial, expressa da seguinte forma:

ΔS = Sf - Si

Onde,

Sf = espaço final

Si = espaço inicial

A variação do tempo Δt é semelhante a variação do espaço, consistindo na subtração do tempo final pelo tempo inicial:

Δt = tf – ti

Onde,

tf = tempo final

ti = tempo inicial

Em uma viajem de carro em uma estrada retilínea, o passageiro observa uma velocidade de 72 km/h e dispara o cronômetro, após 2 segundos ele pausa o cronômetro e observa uma velocidade de 90 km/h. Qual foi a aceleração escalar média do automóvel neste intervalo de tempo? Expresse o resultado no SI.

Primeiro converteremos as velocidades iniciais e finais de km/h para metros por segundo dividindo por 3,6. E obtemos o seguinte:

Vi = 72 km/h =  m/s = 20 m/s

Vf­ = 90 km/h =  = 25 m/s

Para calcularmos a aceleração fazemos a diferença entre a velocidade final 25 m/s e velocidade inicial 20 m/s, que resulta em 5 m/s, e dividimos pela variação no tempo correspondente a tal variação de velocidade, que no exemplo é de 2 segundos.

 = 2,5 m/s2

Esse resultado nos mostra que a velocidade variou 2,5 m/s a cada segundo, podemos observar isso de maneira mais simples através da razão  .

A aceleração escalar média consiste na razão da variação da velocidade pela variação do tempo correspondente. Sendo expressa da seguinte forma:

am = ΔV/Δt

Onde,

am = aceleração escalar média

ΔV = variação da velocidade

Δt = variação do tempo

Sendo que, a variação da velocidade é análoga às demais variações, sendo a subtração da velocidade final pela velocidade inicial.

ΔV = Vf - Vi

Vf = velocidade final

Vi = velocidade inicial

unidade de medida da aceleração no SI.

unidade (am) = unidade (Vm) / unidade (Δt)

unidade (am) =  = m/s2

Figura 44 – Disco de Vinil.

Fonte: Pixabay (2016) (https://pixabay.com/)

Considere o disco de vinil do exemplo, que demora 2 segundos para completar uma volta completa. Para calcularmos o quanto o disco gira por intervalo de tempo, medimos o quanto o disco girou e dividimos pelo intervalo de tempo em que ocorreu o giro. Como sabemos que o disco girou uma volta completa, que equivale a 2 rad em 2 segundos. Obtemos o seguinte:

 = π rad/s

ω = π rad/s

A velocidade escalar média angular (ω) é a razão da variação do ângulo pela respectiva variação do tempo ou também podemos dizer que é a velocidade com a qual o ângulo é varrido em uma trajetória circular de velocidade com módulo constante no tempo. Pode ser expresso da seguinte forma:

ω = Δθ/Δt

Δθ = θf – θi

Δt = tf – ti

Onde,

Δθ: variação do ângulo

Δt: variação do tempo

tf: tempo final

ti: tempo inicial

unidade (ω) = unidade(Δθ)/unidade(Δt)

unidade (ω) = radianos/segundo = rad/s

Figura 45 – Liquidificador.

Fonte: Pixabay (2011) (https://pixabay.com/)

Ao fazer um suco, José muda a potência do seu liquidificador de 1 para 2, sabendo-se que na potência 1 a velocidade escalar angular média das hélices do liquidificador equivale a 100 rad/s, e na potência 1 de 250 rad/s.

Suponhamos que a variação de 100 rad/s para 250 rad/s, tenha ocorrido em 0,5 segundos. Portanto a variação da velocidade escalar angular média por unidade de tempo é a diferença entre a velocidade final e inicial pela variação do tempo correspondente de 0,5s

 =  = 300 rad/s2

Chegamos à conclusão de que a velocidade escalar angular média varia de 300 rad/s a cada segundo.

A aceleração escalar média angular (α) é a razão entre a variação da velocidade escalar média angular pela respectiva variação no tempo. Expressa da seguinte maneira:

α = Δω/Δt

Δω = ωf – ωi

Δt = tf – ti

Onde,

Δω: variação da velocidade escalar média angular

Δt: variação do tempo

tf: tempo final

ti: tempo inicial

unidade (α) = unidade(Δω)/unidade(Δt)

unidade (α) = radianos/segundo ao quadrado = rad/s2

Figura 46 – Ventilador.

Fonte: Pixabay (2010) (https://pixabay.com/)

Um ventilador possui uma hélice de comprimento igual a 25 cm. Sabendo-se que quando ligado em potência máxima a velocidade tangencial de suas extremidades equivale a 20 m/s.

Qual é a aceleração centrípeta experimentada pela extremidade de cada hélice?

A aceleração centrípeta é calculada a partir da razão entre a velocidade tangencial ao quadrado, pelo raio.

Precisamos usar unidades equivalentes entre as razões. Então iremos converter 25 cm para metros.

Sabemos que o símbolo centí (c) representa 10-2.

 =1600 m/s2

Portanto a aceleração centrípeta responsável pelo movimento circular deste ventilador equivale a 1600 m/s2.

A aceleração centrípeta (acp) é a aceleração responsável pela alteração da direção da velocidade de um corpo, portanto todo corpo ao realizar uma trajetória curvilínea é submetido a uma aceleração centrípeta responsável por tal efeito.

Seu módulo é calculado a partir da razão entre o módulo da velocidade tangencial ao quadrado pelo raio de curvatura da trajetória realizada pelo objeto de estudo.

Pode ser expressa da seguinte forma:

acp = v2/R

v: módulo da velocidade tangencial

R: raio de curvatura da trajetória

A potência média consiste na razão entre a variação de energia, pela respectiva variação do tempo. Sendo expressa da seguinte forma:

Pm = ΔE/Δt

Onde,

ΔE: variação de energia

Δt: variação do tempo

unidade (Pm) = unidade (E)/ unidade (t)

unidade (Pm) = joule/segundo = Watt = W

unidade (Pm) = J/s = W

Figura 47 – Cubo de Ferro.

Imagem do Autor

Considere um cubo de Ferro (Fe) com arestas com comprimento de 2 metros como ilustra a figura acima. Sabendo-se que o peso do cubo equivale a 62.400 kg. Qual é a densidade absoluta do elemento químico Ferro?

Para calcularmos a densidade absoluta e relacionarmos a massa com o volume ocupado pelo ferro, iremos calcular a razão da massa de ferro pelo volume do cubo.

A massa de ferro é igual a 62.400 kg, e o volume do cubo pode ser calculado elevando a aresta ao cubo, ou seja, 2 metros elevado ao cubo.

7.800 kg/m3

Com esse resultado podemos concluir que a cada volume de 1 metro cúbico de ferro, teremos um peso de 7.800 kg. Para 2 metros cúbicos, teremos 15.600 kg de ferro e assim sucessivamente.

A densidade absoluta ou massa específica de uma substância pura (substância que possui em sua composição constância de moléculas ou átomos) é a razão entre sua massa e seu respectivo volume.

Para pressões e temperaturas constantes a massa específica se mantém constante em qualquer porção de massa e volume considerado.

ρ = 

Onde,

m: massa da substância pura

V: volume da substância pura

unidade (ρ) = 

No sistema internacional de unidades (SI)

unidade (ρ) = 

Outras unidades usuais.

 = 

O peso específico de uma substância pura consiste na razão entre o peso da mesma, por seu respectivo volume.

O peso específico se mantém constante quando a temperatura, pressão, e gravidade também o são.

γ = 

Onde,

P: peso da substância pura

V: volume da substância pura

unidade (γ) = 

No sistema internacional de unidades (SI)

Unidade de (ρ) = 

Figura 48 – Navio.

Fonte: Pixabay (2018) (https://pixabay.com/).

Figura 49 – Barco de papel.

Fonte: Pixabay (2017) (https://pixabay.com/)

Podemos observar nas imagens acima diferentes tipos de barcos com tamanhos e composições distintas, mas todos estão flutuando devido as suas densidades serem menor que a densidade da água de 1000 kg/m3, isso só ocorre devido à disposição em que se encontra a geometria desses barcos, pois se invés de termos um barco de papel, tivéssemos um papel amassado, este afundaria, devido ao fato de possuir uma densidade maior que água. De forma análoga se atirarmos um pedaço de aço (liga de ferro com carbono) no mar ou em um rio, este afundará, ao contrário do barco feito do mesmo material, porém com um espaço muito maior em seu interior, conferindo-lhe uma densidade menor que a da água.

A densidade de um corpo consiste na razão entre sua massa pelo seu respectivo volume calculado considerando toda a superfície externa do corpo, mesmo que haja "buracos" ou "poros" no interior do corpo.

A densidade da espuma de um travesseiro é menor que a massa específica da substância componente da espuma. Pois a espuma possui "poros" em seu interior ocupados por ar, o que lhe confere uma menor massa, se comparado a um mesmo volume ocupado pela substância pura da espuma.

d = 

d: densidade do corpo

m: massa do corpo

Vexterno : volume, calculado levando se em conta toda superfície externa do corpo.

unidade (d) = 

No sistema internacional de unidades (SI)

Unidade de (d) = 

A pressão é definida como a razão entre a força normal à área (tem um ângulo de 90º com a superfície analisada) e a área na qual esta força se aplica.

Figura 50 – Ilustração de uma força e sua componente normal e tangente.

Imagem do Autor

Observe a imagem acima onde uma força (f) é aplicada em um ponto C contido no plano A. fn e ft são respectivamente as componentes da força na direção normal e tangente ao plano. Note que a força normal possui um ângulo de 90º com a superfície A.

p = 

Onde,

p: pressão

F: força

A: área

unidade (p) = 

No sistema internacional de unidades (SI), a unidade de pressão é Pascal (Pa).

unidade (p) =  = Pa = Pascal

A capacidade térmica (C) é a razão entre a quantidade de calor recebida ou cedida de um sistema, pela respectiva variação de temperatura. Indica a quantidade de calor que se deve ceder ou extrair de um corpo para que o mesmo varie sua temperatura em uma unidade.

C = 

Onde,

Q: quantidade de calor cedida ou extraída

Δθ: variação de temperatura

unidade (C) = unidade(Q)/unidade(Δθ)

No sistema internacional de medidas:

unidade (C) = J/K = Joule/Kelvin

Em unidades usuais:

unidade (C) = cal/ºC = calorias/grau Celsius

O calor específico (c) é a razão entre a capacidade térmica de um corpo, pela sua massa. Tal razão nos fornece quanto cada unidade de massa do corpo precisa para que haja uma variação de temperatura de uma unidade.

c = 

Onde,

C: capacidade térmica

m: massa do corpo

unidade (c) = unidade (C)/ unidade (m)

No sistema internacional de medidas:

unidade (c) =  = 

Em unidades usuais:

unidade (C) = cal/gºC = calorias/gramas. graus Celsius

A entropia (S) é a grandeza física que mede o grau de desordem de um sistema físico. A variação de entropia (ΔS) é expressa como a razão entre o calor cedido ou recebido por um sistema físico, dividido pela sua temperatura mantida necessariamente constante, para o caso que iremos calcular.

ΔS = 

Onde,

ΔS: variação da entropia

Q: calor cedido ou recebido

T: temperatura

unidade (ΔS) = 

No sistema internacional de unidades (SI)

unidade (ΔS) = 

Figura 51 – Caixa de som.

Fonte: Pixabay (2020) (https://pixabay.com/)

Considere uma caixa de som em um espaço aberto, a intensidade sonora do som emitido por esta caixa é inversamente proporcional ao quadrado da distância da fonte, quanto mais longe da fonte, mais dissipado estará a energia sonora emitida pela caixa de som.

Figura 52 – Representação da onda sonora.

Imagem do Autor

Podemos representar a caixa de som como o ponto A, a esfera vermelha como a frente de onda da propagação sonora, e o ponto C sendo um ouvinte. E o vetor X representa o raio da esfera.

A intensidade sonora consiste na razão entre a potência sonora e a área na qual a onda sonora se propaga, tal área tem um formato esférico assumindo assim o valor de 4πr2, onde r é o raio da superfície esférica partindo do emissor até a frente de onda.

I =  = 

Onde,

I: intensidade sonora

P: potência sonora

r: raio da superfície esférica, do emissor até a frente de onda

unidade (I) = 

No sistema internacional de unidades (SI)

unidade (ΔS) =  ou 

Concentração comum é a razão da massa do soluto, pelo volume da solução. Expressa da seguinte forma:

C = m/V

Onde,

m: massa do soluto

V: volume da solução

unidade (C) = unidade(m)/unidade(V)

unidade (C) = grama/litro = g/L

A densidade da solução (d) é a razão entre a massa da solução pelo volume da solução. Expressa da seguinte forma:

d = m/V

Onde,

m: massa da solução

V: volume da solução

unidade (d) = unidade (m)/unidade (V)

unidade (d) = g/mL = grama/mililitro

Molaridade (ᶆ) ou concentração em mols por litro consiste na razão entre a quantidade de mols do soluto, pelo volume de solvente. Expresso da seguinte forma:

ᶆ = n/V

Onde,

n: número de mols de soluto

V: volume da solução

unidade (ᶆ) = unidade(n)/unidade(V)

unidade (ᶆ) = mols/litro = mol/L

Podemos expressar a razão de outra forma, sabendo da seguinte relação:

n = m/M

Onde,

m: massa da substância considerada

M: massa molar da substância considerada

E então podemos reescrever a razão da seguinte forma:

ᶆ = m/MV

A fração molar (x) é a razão entre a quantidade de mols do soluto pela quantidade de mols da solução. Expressa da seguinte forma:

X1 = n1/n1+n2

Onde,

n1: número de mols do soluto

n2: número de mols do solvente

n1 + n2 : número de mols da solução

A porcentagem de pureza química (P) consiste na razão entre a massa da substância considerada, pela massa total da amostra, vezes cem. Expressa da seguinte forma:

P = (Ms/Mt)x100

Onde,

Ms: massa da substância

Mt: massa total analisada

O rendimento porcentual de reações químicas (R) é a razão entre a massa dos produtos obtidos na realidade pela massa dos produtos obtidos teoricamente vezes cem. Expresso da seguinte forme:

R = (Mr/Mt)x100

Onde,

Mr: massa de produto obtida na realidade

Mt: massa de produto obtida teoricamente

1. 

2. 4

3. 

4. 

5. 11

6. 

7. 

8. 100

9. 2

10. 10-8