INSTITITUTO DE FÍSICA DA USP
FGE0211 - Física III (turma Web)
1o semestre de 2013

 

Sistematização dos 'chats' 13 e 14, de 08 e 09 de maio de 2013.
(06S.F)

 

Na sexta semana de conteúdo de física, o assunto foi Corrente elétrica. Lei de Ohm.
Dessa vez fizemos os dois chats, nos quais tomaram parte das conversas 24 alunos: quatorze na quarta e onze na quinta, sendo que um aluno participou nos dois dias. E não houve quem tivesse vindo e não falado nada.
Esta sistematização está saindo extremamente atrasada. Deverá ser comentada até 27 de maio.
Da conversa desta semana, fiz os seguintes destaques:

  1. a prova P1
    . "acabei, nesse instante, de corrigir a P1. vcs foram medianamente, média 4,9, ñ gravei o desvio padrão, terminarei de organizar e enviarei email p/ "meus alunos""     (jlmd (psor))
    . "pessoal corrigi a P1. vcs foram medianamente < n > = 4,9 +- 1.4"     (jlmd (psor))
    . "amanhã devo comentar genericam/ o desempenho de vcs e dar a lista das notas (identificadas pelo numUSP)"     (jlmd (psor))

  2. a resistência elétrica
    . "as correntes elétricas no condutor dissipar energia térmica ? assim o fio fica quente (um exemplo)"     (RERIano (reri))
    . "reriano pq dissipa energia?"     (jlmd (psor))
    . "Professor, no capíitulo da Lei de Ohm da apostila, não entendi o raciocínio por trás do cálculo da velocidade média do elétron"     (AnDRÉ)
    . "andré, o raciocínio é mais simples. a velocidade varia uniformemente e a média é a metade da variação!"     (jlmd (psor))

  3. Qual imagem você faz da corrente elétrica?
    . ""QUE IMAGEM VOCÊ TEM DA CORRENTE ELÉTRICA?" Um fluido eletrizado"     (SURYendrani)
    . "Mas não me parecem conflitantes as duas, pois se pensarmos em um movimento individual de muitas partículas, tb pode ser aproximado por um fluido"     (SURYendrani)
    . "Me parece que, quando temos um número alto da mesma coisa, seja partículas, pessoas, carros, o movimento é semelhante ao de um fluido, não?"     (SURYendrani)
    . "mas essas duas imagens, possibilidades, podem ser contraditorias?"     (BARBara)
    . "A contradição seria justamente essa então, quando pensamos em um fluido carregado é como se todas as particulas tivessem a mesma direção também individualmente?"     (RAÍSA)

  4. movimento ordenado, movimento térmico e movimento oscilante
    . "eu acho q a energia teérmica não pode ser nula na média"     (PATY)
    . "paty, eu nca afirmei q a energ térmic é nula. SEMPRE DISSE Q A VELOC MÉDIA DO MOVIM TÉRMC É NULA de um sistema de partículas. Ñ É sinal de energ cinética nula!"     (jlmd (psor))
    . "a agitação termica é um movimento oscilante? tipo, um oscilaodr harmonico?"     (ricardo (chicon))
    . "um sistema de partícls tem < v >, tem < v2 > e a raizq( < v2 > ) = v.qm - velocidd quadrática média -"     (jlmd (psor))
    . "professor, no caso, no efeito individual, a direção mais provável de uma particula é a direção média coletiva?"     (renato ROCHA)
    . "o que define a direção dos elétrons?"     (JAMISon)
    . "mas alguma partícula pode ir no sentido contrário do fluxo? ou seus movimentos aleatórios são apenas perpendiculares ao sentido do fluxo?"     (renato ROCHA)
    . "ñ, rocha, a agitac térmc é em tds as direçs e sentidos. ela fica esfericam/ simétrica. EXATAM/ POR ISSO < v > = 0 m/s"     (jlmd (psor))
    . "Mas todos os elétrons se movem seguindo o mesmo preceito, ainda mais se são elétrons do mesmo material, porque parte deles se moveriam de uma forma e parte da outra? Não faz sentido pra mim"     (GRAZIella)
    . "então, grazi, o preceito é (a) se tem temperatura, estão em agitac térmc, (b) se tem E, eles se movem na direç do campo."     (jlmd (psor))

  5. o codinome, ou melhor, o apelido?
    . "merlin, vc ñ qr colocar no nome antônio a g MERLINi?"     (jlmd (psor))
    . "sai do chat, alter config perfil, troca nome e salva antes de sair."     (jlmd (psor))

Vejamos:

  1. Este destaque na semana da P2 está aqui para demonstrar o ritmo intenso e constante de nossa disciplina. As notas da P1 foram enviadas por email e vocês já tiveram a vista de provas. (Esta sistematização está sendo escrita depois de realizada a P2, mas ainda antes de eu olhá-las com vista a correção.) Algumas notas (cinco em vinte e nove) foram alteradas e apresento a nota final desta P1, com distribuição para vocês avaliarem o desempenho da turma.

    A nova tabela de notas é

    noUSP

    Q1

    Q2

    Q3

    Q4

    N

     

     

     

     

     

     

    3541170

    1,4

    1,0

    0,5

    1,0

    3,9

    5661567

    1,6

    0

    1,5

    0

    3,1

    5661682

    2,0

    1,5

    1,5

    2,0

    7,0

    5746596

    0

    2,0

    3,0

    1,0

    6,0

    6429642

    2,0

    1,5

    0,5

    0

    4,0

    6435695

    1,0

    1,0

    0

    0

    2,0

    6452642

    1,7

    1,8

    1,5

    0

    5,0

    6514672

    1,6

    1,5

    1,5

    1,0

    5,6

    6552313

    1,8

    0

    1,5

    2,0

    5,3

    6552320

    1,2

    0,5

    1,5

    1,0

    4,2

    6584883

    0,5

    0,5

    3,0

    1,5

    5,5

    6800542

    1,2

    0,5

    1,5

    1,0

    4,2

    6801557

    2,0

    1,0

    1,5

    0,5

    5,0

    6880466

    0,5

    2,0

    1,5

    1,0

    5,0

    7160774

    1,0

    1,0

    1,5

    1,0

    4,5

    7161542

    0

    0

    1,5

    0,5

    2,0

    7161671

    0,8

    1,5

    1,5

    3,0

    6,8

    7161729

    2,0

    1,5

    3,0

    1,5

    8,0

    7178804

    2,0

    1,0

    1,5

    1,5

    6,0

    7179002

    0,8

    1,0

    1,3

    0

    3,1

    7179103

    1,0

    2,0

    3,0

    3,0

    9,0

    7179131

    2,0

    0,5

    0,5

    2,0

    5,0

    7179232

    0,6

    1,5

    3,0

    2,0

    7,1

    7241162

    1,1

    1,0

    1,5

    1,5

    5,1

    7581461

    1,8

    0,5

    1,5

    1,5

    5,3

    7582062

    2,0

    1,0

    1,5

    1,5

    6,0

    7599492

    0,8

    1,0

    1,5

    1,5

    4,8

    7699034

    0,4

    2,0

    1,5

    1,3

    5,2

    7699062

    1,6

    2,0

    0

    1,5

    5,1

     

     

     

     

     

     

    média m

    1,24

    1,08

    1,60

    1,21

    5,13

    desvio s

    0,64

    0,61

    0,78

    0,82

    1,60

     

     

     

     

     

     

    m%

    62%

    54%

    53%

    40%

    51%

    s%

    32%

    31%

    26%

    27%

    16%

    As características gerais da métrica da prova estão muito iguais, como havia escrito no email para vocês. Eu havia deixado de apresentar diagrama da distribuição das notas. É digno de nota o pronunciado pico próximo à nota cinco, numa distribuição quase simétrica. Aqui está:

     

     

  2. Vocês viram na "dedução" da Lei de Ohm que hipótese importante, consistente com o Efeito Joule, foi a de colisão inelástica, onde v=0, imediatamente depois do choque. Significa que a energia cinética das cargas, na direção do movimento (isto é, de E), se anula. Significa também que essa energia é transferida para o movimento térmico. (Está aqui a razão do Efeito Joule.)

  3. Depende da escala em que estamos focalizando. Numa escala macroscópica, a corrente elétrica pode ser vista como um fluido incompressível de cargas elétricas, no entanto microscopicamente temos que são elétrons que se movem nos condutores e é o movimento de inúmeros elétrons que corresponde à corrente elétrica, mas não é qualquer movimento.
    Um fluido corresponde a um estado de agregação da matéria não sólido, seja líquido seja gasoso. Como um estado de agregação da matéria, envolve uma coletividade de partículas. As forças inter-moleculares definem a maleabilidade com que as moléculas podem 'rolar sobre si, umas sobre as outras' (líquido) ou movimentar-se livremente ocupando todo o volume (gás). Os líquidos e gases, ou melhor, as moléculas de líquidos e gases interagem entre si e, de alguma forma, a corrente elétrica se comporta como um fluido incompressível. Não podemos conceber que a corrente elétrica simplesmente fosse como um líquido correndo em um tubo, imaginando que ela se desloca sem atrito e sem nenhuma forma de resistência. De fato, a imagem de fluido deve trazer uma compreensão microscópica do que enunciou uma aluna de algum ano anterior: 'quando se bebe água, não se bebe uma partícula de água, mas um conjunto delas, bebe um gole!', ou melhor, a corrente elétrica tem que ser considerada o movimento coletivo de diversas partículas carregadas, ou uma outra forma de compreender a corrente elétrica é o movimento de um feixe de elétrons, considerados individualmente, através do meio condutor, em que há uma infinidade de colisões (principalmente com os átomos da rede), sendo esta a imagem que devemos levar do fenômeno da condução.
    Verdadeiramente são formas diferentes de enxergarmos o mesmo fenômeno. Precisamos saber que, dependendo do que estamos focalizando, podemos descrever de uma ou de outra maneira e temos que saber que muitas moléculas ou elétrons individuais que interagem entre si (exatamente nos dois limites: forças inter-moleculares de curto alcance e elétrons com a força coulombiana de longo alcance) macroscopicamente são tratadas como fluido e vice-versa.
    O movimento dos elétrons é a superposição do movimento ordenado dos elétrons, sujeitos à diferença de potencial, o com caótico e desordenado movimento térmico dos mesmos. A velocidade quadrática média de um elétron na temperatura de 17 oC (290 K) é [kT=(1/2)mvqm2]

    vqm = 0,94 x 106 m/s,

    enquanto que a velocidade de arrasto dos elétrons associada a uma corrente (I) de um microampère em um fiozinho de área transversal (A) igual a 1,0 (micron)2 é [varrasto = I/Ane]

    varrasto = 5,7 x 10-5 m/s.

    Entre ambos os valores há várias ordens de grandezas, dizendo-nos que, embora eletricamente sensível, o movimento dos elétrons no condutor é essencialmente térmico. Vejam no livro de E. M. Purcell, Eletricidade e Magnetismo. SP, Edgard Blucher, 1973. (uma das referências do curso) a Fig 4.5, em que estão representados o pequeno arrasto superposto ao movimento térmico. Por sinal, vejam as seções 4.3 (Condutividade elétrica e a Lei de Ohm), 4.4 (Um modelo para a condução elétrica), 4.5 (Onde a Lei de Ohm falha), 4.6 (Condutividade dos metais) e 4.7 (Resistência dos condutores), bem no cerne do assunto da semana.

  4. Este destaque poderia ser um aspecto do anterior. Escolhi destacá-lo para chamar a atenção para a diferença entre movimento térmico e movimento oscilante.
    No chat, houve a tendência de chamar o térmico de movimento oscilante. De fato, a disciplina chamou a atenção para a diferenciação entre movimento ordenado e movimento térmico. A diferença está em nas séries temporais das grandezas: o movimento ordenado é representado por funções contínuas do tempo e o movimento térmico por funções aleatórias, em que a média da grandeza em um intervalo de tempo qualquer é sempre nula.
    Já se pode perceber que o movimento oscilante, por mais que tenha média nula (em múltiplos do período), nos intervalos menores do que um período, o comportamento é de movimento ordenado.

  5. Este destaque, por fim, é quase a repetição da sistematização 02S·F.

    "Na barra superior do STOA (moodle), na faixa cinza mais alta, o último link é Minhas configurações de perfil. Colocando o cursor do mouse, aparecem opções. Clique em Modificar perfil e no novo formulário há os campos obrigatórios: Nome, Sobrenome e email. (É aqui que se pode modificar email, de quem não usa o @usp.br.) A definição de nome e sobrenome deverá ser aqui transcrita. Não se esqueça de finalizar, no final do formulário, com [Atualizar perfil]."

    Quando escrevi a 02S·F ainda não sabia como seria a escolha dos codinomes (apelidos). Agora já sei, exceto dos que nunca apareceram - e, acho, nunca aparecerão.
    O que aprendi com a utilização foi que o codinome (apelido) deverá estar escrito no nome. [Só assim aparecerá no log do chat.] Portanto escrevam seu nome EXATAMENTE como está na tabela abaixo.

    Apelido

    Nome

    Sobrenome

     

     

     

    alex

    ALEXandre

    bondioli

    carol

    ana CAROLina

    a sirico

    scala

    ana carolina SCALA

    silva

    lopes

    andré LOPES

    de souza

    asa

    andré (asa)

    s araujo

    merlin

    MERLINi

    antônio a g

    arth

    ARTHur

    geronazzo

    barb

    BÁRBara

    gelber

    carl

    CARLos

    o sousa

    cauã

    CAUÃ

    s drigo

    grazi

    GRAZIella

    g silva

    jamis

    JAMISon

    f g assunção

    jãodré

    joão andré (jãodré)

    p rodrigues

    joyce

    JOYCE

    a calandro

    nino

    lucas (nino)

    f p paiva

    marina

    MARINA

    lopes s silva

    nath

    NATHalia

    hata

    palmor

    PALMOR

    c g r almeida

    paty

    patrícia (paty)

    c souza

    raf

    RAFinha

    oliveira

    raisa

    RAISA

    p rocha

    rayn

    RAYNer

    m ribeiro

    rocha

    renato ROCHA

    a fernandes

    reri

    RERIano

    c silva

    chicon

    ricardo (chicon)

    franciscon

    rosana

    ROSANA

    d bruna

    sury

    SURYendrani

    baptistuta

    thi

    THIago

    a andrade

    ogait

    tiago (ogait)

    c robles

    Os negritos são para vocês se certificarem de grafar as iniciais em minúsculas, exceto se fizerem parte do codinome.
    Os nomes (entre parênteses) ficam em minúculas. Estes codinomes não fazem parte do nome real do aluno.
    (Por isso o Reriano deverá mudar a sua identificação.)

 

 

JOSÉ LUCIANO MIRANDA DUARTE
18mai2013

 

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