Fórmulas de Física

Rosimar Gouveia

Professora de Matemática e Física

Em Física, as fórmulas representam as relações entre grandezas envolvidas em um mesmo fenômeno físico.

Conhecê-las é necessário para resolver muitos problemas que são cobrados em concursos e no Enem.

Entretanto, saber o significado de cada grandeza e entender o contexto que cada fórmula deve ser empregada é fundamental.

As unidades de todas as grandezas estão no sistema internacional de unidades e aparecem entre parênteses na descrição das grandezas.

Cinemática

A cinemática faz uma descrição do movimento dos corpos, sem se preocupar com as suas causas. Velocidade, distância percorrida, tempo e aceleração são algumas das grandezas estudadas neste assunto.

Movimento retilíneo uniforme

s = s₀ + v . ∆t

s: posição final (m)

s₀: posição inicial (m)

v: velocidade (m/s)

∆t: intervalo de tempo (s)

Movimento retilíneo uniformemente variado

s = s₀ + v₀ . t + a . t²

s: posição final (m)

s₀: posição inicial (m)

v₀: velocidade inicial (m/s)

a: aceleração (m/s²)

t: tempo (s)

v = v₀ + a . t

v: velocidade final (m/s)

v₀: velocidade inicial (m/s)

a: aceleração (m/s²)

t: tempo (s)

v² = v₀² + 2 . a . ∆s

v: velocidade final (m/s)

v₀: velocidade inicial (m/s)

a: aceleração (m/s²)

∆s: distância percorrida (m)

Movimento Circular Uniforme

v = ω . R

v: velocidade (m/s)

ω: velocidade angular (rad/s)

R: raio da curvatura da trajetória (m)

T: período (s)

f: frequência (Hz)

ω = 2 . . f

ω: velocidade angular (rad/s)

f: frequência (Hz)

a_cp: aceleração centrípeta (m/s²)

v: velocidade (m/s)

R: raio da curvatura da trajetória (m)

Lançamento Oblíquo

v_x = v₀ . cos θ

v_x: velocidade no eixo x - velocidade constante (m/s)

v₀: velocidade inicial (m/s)

θ: ângulo da direção do lançamento

v_0y = v₀ . sen θ

v_0y: velocidade inicial no eixo y (m/s)

v₀: velocidade inicial (m/s)

θ: ângulo da direção do lançamento

v_y = v_0y + a . t

v_y: velocidade no eixo y (m/s)

v_0y: velocidade inicial no eixo y (m/s)

a: aceleração (m/s²)

t: tempo (s)

H:altura máxima (m)

v₀: velocidade inicial (m/s)

θ: ângulo da direção do lançamento

g: aceleração da gravidade (m/s²)

A: alcance (m)

v₀: velocidade inicial (m/s)

θ: ângulo da direção do lançamento

g: aceleração da gravidade (m/s²)

Veja também:

• Fórmulas de Cinemática
• Fórmula do empuxo
• Cinemática - Exercícios
• Movimento Uniforme
• Movimento Uniforme - Exercícios
• Movimento Uniformemente Variado
• Movimento Circular
• Lançamento Oblíquo
• Lançamento Horizontal
• Potência mecânica e rendimento

Dinâmica

A dinâmica estuda as causas dos movimento dos corpos. Neste tópico, estudamos os diferentes tipos de forças que atuam no movimento.

F_R = m . a

F_R: força resultante (N)

m: massa (kg)

a: aceleração (m/s²)

P = m. g

P: peso (N)

m: massa (kg)

g: aceleração da gravidade (m/s²)

f_at = µ . N

f_at: força de atrito (N)

µ: coeficiente de atrito

N: força normal (N)

f_el = k . x

f_el: força elástica (N)

k: constante elástica da mola (N/m)

x: deformação da mola (m)

Veja também:

• Leis de Newton
• Primeira Lei de Newton
• Segunda Lei de Newton
• Terceira Lei de Newton
• Força de Atrito
• Força Elástica
• Força Peso
• Força Normal
• Polias

Trabalho, Energia e Potência

A conservação da energia é um dos princípios fundamentais da Física e sua compreensão é extremamente importante. O trabalho e a potência são duas grandezas que também se relacionam com a energia.

T = F . d . cos θ

T: trabalho (J)

F: força (N)

d: deslocamento(m)

θ:ângulo entre a direção da força e do deslocamento

E_c = m . v²

E_c: energia cinética (J)

m: massa (kg)

v: velocidade (m/s)

E_p = m . g . h

E_p: energia potencial gravitacional (J)

m: massa (kg)

g: aceleração da gravidade (m/s²)

h: altura (m)

E_el = . k . x²

E_el: energia potencial elástica (J)

k: constante elástica da mola (N/m)

x: deformação da mola (m)

P: potência (w)

T:trabalho (J)

Δt: intervalo de tempo (s)

Veja também:

• Fórmulas de potência: quais são e exemplos
• Energia
• Tipos de energia
• Energia Mecânica
• Energia Cinética
• Energia Potencial Gravitacional
• Energia Potencial Elástica

Impulso e Quantidade de Movimento

O impulso e a quantidade de movimento são grandezas relacionadas ao estudo das interações entre os corpos, principalmente nas que ocorrem em intervalos de tempo muito pequenos, como, por exemplo, nas colisões.

Q = m . v

Q: quantidade de movimento (kg.m/s)

m: massa (kg)

v: velocidade (m/s)

I = F . ∆t

I: impulso (N.s)

F: força (N)

∆t: intervalo de tempo (s)

Veja também: Quantidade de Movimento

Hidrostática

Em hidrostática estudamos os fluidos em repouso, sendo estes líquidos ou gases. O empuxo e a pressão são conceitos fundamentais nesse conteúdo.

p: pressão (N/m²)

F: força (N)

A: área (m²)

ρ: densidade (kg/m³)

m: massa (kg)

V: volume (m³)

p_t = p_atm + ρ . g . h

p_t: pressão total (N/m²)

p_atm: pressão atmosférica(N/m²)

ρ: densidade (kg/m³)

g: aceleração da gravidade (m/s²)

h: altura (m)

E = ρ .g . V

E: empuxo (N)

ρ: densidade (kg/m³)

g: aceleração da gravidade (m/s²)

V: volume de líquido deslocado (m³)

Veja também:

• Hidrostática
• Pressão Hidrostática
• Teorema de Stevin
• Princípio de Pascal
• Teorema de Arquimedes
• Pressão Atmosférica
• Densidade

Gravitação Universal

As Leis de Kepler e a Lei de Gravitação Universal de Isaac Newton, contribuíram muito para os avanços da astronomia.

T² = K . r³

T: período do planeta (u.a)

K: constante de proporcionalidade

r: raio médio (u.a)

F_G: força gravitacional (N)

G: constante de gravitação universal (N.m²/kg²)

M₁: massa do corpo 1 (kg)

M₂: massa do corpo 2 (kg)

d: distância (m)

Veja também:

• Leis de Kepler
• Força Gravitacional
• Heliocentrismo

Termologia e Termodinâmica

Em termologia estudamos o conceito de temperatura, calor e as escalas termométricas, além dos efeitos da variação da temperatura na dilatação dos corpos. Já em termodinâmica, aprendemos a relação entre calor e trabalho.

Escalas termométricas

T_C: temperatura em graus Celsius (ºC)

T_F: temperatura em Fahrenheit (ºF)

T_k = T_c + 273

T_K: temperatura em Kelvin (K)

T_C: temperatura em Celsius (ºC)

Dilatação Térmica

∆L = L₀ . α . ∆T

∆L: dilatação linear (m)

L₀: comprimento inicial (m)

α: coeficiente de dilatação linear (ºC^-1)

∆T: variação de temperatura (ºC)

∆A = A₀ . β . ∆T

∆A: dilatação superficial (m²)

A₀: área inicial

β: coeficiente de dilatação superficial (ºC^-1)

∆T: variação de temperatura (ºC)

∆V = V₀ . ϒ . ∆T

∆V: dilatação volumétrica (m³)

_V0: volume inicial (m³)

ϒ: coeficiente de dilatação volumétrico (ºC^-1)

∆T: variação de temperatura (ºC)

Calorimetria

C = m . c

C: capacidade térmica (cal/ºC)*

m: massa (g)

c: calor específico (cal/gºC)*

Q = m . c . ∆T

Q: quantidade de calor sensível (cal)*

m: massa (g)

c: calor específico (cal/g ºC)*

∆T: variação de temperatura (ºC)

Q = m . L

Q: quantidade de calor latente(cal)*

m: massa (g)

L: calor latente - mudança de fase (cal/g)*

* Essas unidades não são do Sistema Internacional de Unidades

Termodinâmica

∆U = Q - T

∆U: variação de energia interna (J)

Q: quantidade de calor (J)

T: trabalho (J)

T = Q_q - Q_f

T: trabalho (J)

Q_q: quantidade de calor absorvida da fonte quente (J)

Q_f: quantidade de calor cedida a fonte fria (J)

R: rendimento de uma máquina térmica

T: trabalho (J)

Q_q: quantidade de calor absorvida da fonte quente (J)

∆S: variação de entropia (J/K)

∆Q: Quantidade de calor (J)

T: temperatura absoluta (K)

Para saber mais:

• Calor e Temperatura
• Escalas Termométricas
• Escalas Termométricas - Exercícios
• Dilatação Térmica
• Propagação de Calor
• Calorimetria
• Calor Sensível
• Calor Específico
• Capacidade Térmica
• Termodinâmica
• Lei Zero da Termodinâmica
• Primeira Lei da Termodinâmica
• Segunda Lei da Termodinâmica
• Terceira Lei da Termodinâmica
• Estados Físicos da Matéria
• Estudo dos Gases
• Lei dos Gases
• Lei de Boyle

Ondas e Ótica

No estudo das ondas utilizamos basicamente a equação fundamental, e em ótica, a reflexão e a refração são fenômenos importantes para o estudo dos espelhos e das lentes.

Velocidade de Propagação das Ondas

v = ƛ . f

v: velocidade de propagação de uma onda (m/s)

ƛ: comprimento de onda (m)

f: frequência (Hz)

Espelhos Esféricos

f: distância focal (cm ou m)

p: distância do vértice do espelho ao objeto (cm ou m)

p': distância do vértice do espelho a imagem (cm ou m)

A: aumento linear transversal

i: tamanho da imagem (cm ou m)

o: tamanho do objeto (cm ou m)

p': distância do vértice do espelho a imagem (cm ou m)

p: distância do vértice do espelho ao objeto (cm ou m)

Refração

n₁ . sen θ₁ = n₂ . sen θ₂

n₁: índice de refração do meio 1

θ₁: ângulo de incidência

n₂: índice de refração do meio 2

θ₂: ângulo de refração

Veja também:

• Ondas
• Ondas Sonoras
• Ondas Mecânicas
• Ondas Eletromagnéticas
• Luz
• Reflexão da Luz
• Refração da Luz
• Espelhos Planos
• Lentes Esféricas

Eletricidade

Conceitos como corrente elétrica, diferença de potencial, potência e energia elétrica são fundamentais para os cálculos em eletricidade.

Eletrostática

F_e: força eletrostática (N)

k: constante eletrostática (N.m²/C²)

Q₁: módulo da carga 1 (C)

Q₂: módulo da carga 2 (C)

d: distância entre as cargas (m)

F = q . E

F: força eletrostática (N)

q: carga de prova (C)

E: campo elétrico (N/C)

V: potencial elétrico (V)

k: constante eletrostática (N.m²/C²)

Q: carga elétrica (C)

d: distância (m)

Eletricidade

U = R . i

U: diferença de potencial (V)

R: resistência elétrica (Ω)

i: corrente (A)

P = U . i

P: potência elétrica (W)

U: diferença de potencial (V)

i: corrente (A)

P = R . i²

P: potência efeito Joule (J)

R: resistência elétrica (Ω)

i: corrente (A)

E = P . ∆t

E: energia elétrica (J ou kWh)

P: potência (J ou kW)

∆t: intervalo de tempo (s ou h)

Associação de Resistores em Série

R_e = R₁ + R₂ + ...+ R_n

R_e: resistência equivalente (Ω)

R₁: resistência 1 (Ω)

R₂: resistência 2 (Ω)

R_n: resistência n (Ω)

Associação de Resistores em Paralelo

R_e: resistência equivalente (Ω)

R₁: resistência 1 (Ω)

R₂: resistência 2 (Ω)

R_n: resistência n (Ω)

Capacitores

C: capacitância (F)

Q: carga elétrica (C)

U: diferença de potencial (V)

Veja também:

• Eletrostática
• Eletrostática: Exercícios
• Lei de Coulomb
• Carga Elétrica
• Processos de Eletrização
• Campo Elétrico
• Exercícios de Campo Elétrico
• Potencial Elétrico
• Eletricidade
• Corrente Elétrica
• Exercícios de Corrente Elétrica
• Diferença de Potencial
• Energia Elétrica
• Leis de Ohm
• Efeito Joule
• Capacitores
• Associação de Capacitores
• Resistores
• Associação de Resistores
• Associação de Resistores - Exercícios
• Potência Elétrica
• Leis de Kirchhoff

Eletromagnetismo

A variação da corrente elétrica cria um campo magnético e a variação do campo magnético induz uma corrente. Neste conteúdo, a eletricidade e o magnetismo se juntam formando um importante campo da Física.

F_m= B . | q | . v . sen θ

F_m: força magnética (N)

B: vetor indução magnética (T)

| q |: módulo da carga (C)

v: velocidade (m/s)

θ: ângulo entre vetor B e a velocidade

F_m= B . i . l . sen θ

F_m: força magnética (N)

B: vetor indução magnética (T)

i: corrente (A)

l: comprimento do fio (m/s)

θ: ângulo entre vetor B e a corrente

φ = B . A . cos θ

φ: fluxo magnético (Wb)

B: vetor indução magnética (T)

A: Área (m²)

θ: ângulo entre vetor B e o vetor normal a superfície da espira

ε: fem induzida (V)

∆φ: variação do fluxo magnético (Wb)

∆t: intervalo de tempo (s)

Veja também:

• Magnetismo
• Eletromagnetismo
• Campo Magnético
• Força Magnética
• Ímã
• Lei de Lenz
• Lei de Faraday
• Indução Eletromagnética
• Exercícios sobre Leis de Kepler.

Rosimar Gouveia

Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.