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:
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))
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))
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)
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))
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:
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:
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.)
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.
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.
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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