Cartões de Física
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- Unidades e medida (Física)Cartões de revisão sobre unidades e medição: o alcance e a escala da física (a física como ciência, as ordens de grandeza, os modelos, as teorias e as leis, e as escalas de comprimento, massa e tempo do universo); as unidades e os padrões (as grandezas físicas, as grandezas de base em comparação com as derivadas, as sete grandezas e unidades de base do SI, as definições modernas do segundo e do metro, e os prefixos métricos); a conversão de unidades por meio de fatores de conversão; a análise dimensional (os símbolos das dimensões de base L, M, T, I, theta, N e J, as grandezas adimensionais, a coerência dimensional e os argumentos transcendentes); as estimativas e os cálculos de Fermi; os algarismos significativos (a exatidão em comparação com a precisão, a incerteza em comparação com a discrepância, a incerteza percentual, a contagem de algarismos significativos, e as regras para as operações aritméticas e os números exatos); e a estratégia de três etapas para resolver problemas de física.
- Vetores (Física)Cartões de revisão sobre vetores: escalares e vetores (módulo e direção, notação, deslocamento, vetores iguais, paralelos, antiparalelos, ortogonais e opostos, multiplicação por um escalar, resultantes, as leis comutativa, associativa e distributiva, as regras do paralelogramo e ponta a ponta, vetores unitários e subtração de vetores); sistemas de coordenadas e componentes (componentes vetoriais e escalares, os vetores unitários i, j e k, a forma em componentes, o módulo e o ângulo de direção a partir das componentes, as regras dos quadrantes, as coordenadas polares e os eixos pela regra da mão direita); a álgebra dos vetores (o método analítico por componentes, a adição, a subtração e a multiplicação por um escalar componente a componente, a igualdade, o vetor nulo e os vetores unitários a partir do módulo); e os produtos de vetores (o produto escalar e o produto vetorial, suas propriedades, as identidades dos vetores unitários, as formas em componentes e as aplicações ao trabalho e ao torque).
- Movimento em linha reta (Física)Cartões de revisão sobre cinemática unidimensional: a posição e o referencial; o deslocamento como a variação da posição (valor final menos inicial), um vetor medido em metros, e a sua distinção da distância percorrida; a velocidade média como o deslocamento dividido pelo tempo decorrido; a velocidade instantânea como a derivada temporal da posição e a inclinação do gráfico posição-tempo; a rapidez como grandeza escalar e a rapidez instantânea como o módulo da velocidade; a aceleração média e instantânea como a taxa de variação da velocidade e a inclinação do gráfico velocidade-tempo, com as convenções de sinal que relacionam a direção da aceleração e da velocidade com acelerar ou travar; as equações cinemáticas de aceleração constante e a notação associada; a queda livre sob a ação exclusiva da gravidade, com uma aceleração g dirigida para baixo; e a determinação da velocidade e do deslocamento integrando a aceleração e a velocidade ao longo do tempo.
- Movimento em duas e três dimensões (Física)Cartões de revisão sobre a cinemática em duas e três dimensões: os vetores posição, deslocamento e velocidade em notação vetorial unitária e as suas formas em componentes; a velocidade instantânea como derivada da posição e sempre tangente à trajetória; o vetor aceleração como primeira derivada da velocidade e segunda derivada da posição; a independência do movimento ao longo de eixos perpendiculares e as equações de aceleração constante aplicadas a cada eixo; o movimento de projéteis com aceleração horizontal nula e gravidade dirigida para baixo, incluindo as componentes do lançamento, o tempo de voo, a altura máxima, o alcance, o máximo a 45 graus, os ângulos de lançamento complementares e a trajetória parabólica; o movimento circular uniforme e não uniforme, a aceleração centrípeta expressa através da rapidez, do período e da frequência angular, e a aceleração tangencial e total; e o movimento relativo, com as regras de adição de posição, velocidade e aceleração entre referenciais e a invariância da aceleração entre referenciais que se movem com velocidade relativa constante.
- Leis do movimento de Newton (Física)Cartões de revisão sobre as leis do movimento de Newton: a força como um empurrão ou puxão vetorial medido em newtons, as forças externas, de contato e de campo, as quatro forças fundamentais e a força resultante como soma vetorial; a primeira lei de Newton, a inércia e a sua medida pela massa, os referenciais inerciais e o equilíbrio sob força resultante nula; a segunda lei de Newton na forma escalar e vetorial, F_net = m a e a sua forma em quantidade de movimento F_net = dp/dt, com as proporcionalidades entre força, massa e aceleração; a massa em comparação com o peso, w = m g, e como o peso varia com a gravidade local enquanto a massa não; a terceira lei de Newton e os pares de ação-reação que atuam sobre corpos diferentes, incluindo o empuxo; forças comuns como a força normal, a tração, o atrito, a força restauradora de uma mola (lei de Hooke) e a distinção entre forças reais e fictícias; e como desenhar e usar diagramas de corpo livre para aplicar a segunda lei de Newton.
- Aplicações das leis de Newton (Física)Cartões de revisão sobre a aplicação das leis de Newton: a estratégia sistemática de resolução de problemas que consiste em esquematizar a situação, desenhar um diagrama de corpo livre das forças externas, aplicar a segunda lei de Newton em cada eixo de coordenadas e verificar o resultado; o equilíbrio estático e dinâmico, a tensão em uma corda sem massa sobre uma polia sem atrito, o peso aparente e os problemas de elevador, e os objetos conectados. O atrito como força de contato que se opõe ao movimento relativo, o atrito estático versus o cinético, as leis f_s <= mu_s N e f_k = mu_k N, os coeficientes de atrito adimensionais, a independência da área de contato e as origens microscópicas do atrito. A aceleração e a força centrípetas no movimento circular uniforme, F_c = m v^2/r = m r omega^2, as curvas inclinadas ideais com theta = arctan(v^2/rg), os referenciais inerciais e não inerciais, e as forças fictícias centrífuga e de Coriolis. E a força de arrasto em um fluido, F_D = (1/2) C rho A v^2, o coeficiente de arrasto, a velocidade terminal v_T = sqrt(2mg/(rho C A)) e a lei de Stokes para objetos pequenos e lentos.
- Trabalho e energia cinética (Física)Cartões de revisão sobre trabalho e energia cinética: o trabalho como transferência de energia quando uma força atua ao longo de um deslocamento, o trabalho infinitesimal dW = F.dr, o resultado para uma força constante W = Fd cos(theta), a regra da componente paralela, o trabalho como integral de linha ou área sob a curva força-deslocamento, o sinal do trabalho, o joule e o pé-libra, e o trabalho realizado pelo atrito, pela gravidade e por uma mola, incluindo as forças conservativas e dissipativas e o trabalho nulo ao longo de um caminho fechado. A energia cinética K = (1/2)mv^2 como escalar não negativo que depende da velocidade e do referencial, sua unidade o joule, a forma em quantidade de movimento K = p^2/(2m), e a energia cinética de translação frente à de rotação. O teorema trabalho-energia W_net = K_f - K_i deduzido da segunda lei de Newton, seu uso para forças variáveis e trajetórias curvas sem atrito, e as consequências de um trabalho líquido positivo, negativo ou nulo. E a potência como a taxa de realização de trabalho, a potência média W/t, a potência instantânea dW/dt = F.v, o watt e o cavalo-vapor.
- Energia potencial e conservação da energia (Física)Cartões de revisão sobre a energia potencial e a conservação da energia: a energia potencial como energia armazenada num sistema devido à configuração dos seus objetos em interação, a regra de que a variação da energia potencial é o oposto do trabalho realizado pela força conservativa associada, a constante aditiva arbitrária e a escolha de uma referência zero, a energia potencial gravitacional U = mgy perto da superfície da Terra, e a energia potencial elástica U = (1/2)kx^2 de uma mola. As forças conservativas (trabalho independente do caminho, trabalho nulo num percurso fechado) por oposição às forças dissipativas não conservativas como o atrito e a resistência do ar, a recuperação de uma força conservativa a partir da sua energia potencial por F = -dU/dx ou o gradiente, e o teste do rotacional. A energia mecânica E = K + U, a sua conservação quando apenas forças conservativas realizam trabalho, W_nc = variação de E quando não o fazem, e a lei da conservação da energia. Os diagramas de energia potencial: a linha de energia total, a condição K = E - U >= 0, os pontos de retorno, as regiões permitidas e proibidas, a força como o oposto do declive, os pontos de equilíbrio, os equilíbrios estáveis e instáveis a partir da segunda derivada, a velocidade máxima num mínimo de potencial, e o poço de potencial infinito. E as fontes de energia: a energia térmica, química, radiante e nuclear, as fontes renováveis e não renováveis, as perdas de conversão, a energia hídrica, eólica e solar, e a distribuição mundial de energia em 2010.
- Momento linear e colisões (Física)Cartões de revisão sobre o momento linear e as colisões: o momento linear p = mv como um vetor que aponta ao longo da velocidade, medido em kg·m/s, que caracteriza a quantidade de movimento de um objeto e depende linearmente da massa e da velocidade. O impulso J como força vezes tempo, as suas formas infinitesimal e integral, o teorema do impulso J = delta p, a segunda lei de Newton na forma F = dp/dt e a força média numa colisão. A conservação do momento linear para um sistema fechado e por que os pares internos da terceira lei de Newton se cancelam enquanto as forças externas alteram o momento total. Os tipos de colisões: o momento conserva-se sempre, a energia cinética apenas nas colisões elásticas, as colisões inelásticas e perfeitamente inelásticas e as explosões. As colisões em várias dimensões com conservação em cada direção e equações por componentes. O centro de massa como a posição média ponderada da massa, r_CM e as suas formas por componentes e integral, F_ext = M a_CM e a velocidade constante do centro de massa de um sistema com força externa nula. E a propulsão de foguetes como um sistema de massa variável, a velocidade de exaustão, a equação de Tsiolkovsky delta v = u ln(m_0/m) e o efeito da gravidade num lançamento.
- Rotação em torno de um eixo fixo (Física)Cartões de revisão sobre a rotação de um corpo rígido em torno de um eixo fixo. Variáveis de rotação: a posição angular theta = s/r em radianos, o deslocamento angular, a velocidade angular omega = d theta/dt e a aceleração angular alpha = d omega/dt, com a convenção de sinal positivo no sentido anti-horário e a regra da mão direita para a direção do vetor velocidade angular. Rotação com aceleração angular constante: as quatro equações cinemáticas da rotação como análogas diretas das do movimento linear (theta para x, omega para v, alpha para a). Relação entre grandezas angulares e de translação: a velocidade tangencial v_t = r omega, a aceleração tangencial a_t = r alpha, a aceleração centrípeta a_c = r omega^2 e a aceleração linear total. Momento de inércia e energia cinética de rotação: K = (1/2) I omega^2, I = sum m r^2 como análogo da massa na rotação, e a sua dependência do eixo e da distribuição da massa. Cálculo de momentos de inércia: a integral I = integral r^2 dm, o teorema dos eixos paralelos (Steiner) I = I_cm + m d^2, e os resultados clássicos para uma haste (em relação ao centro e a uma extremidade), um disco e corpos compostos. O torque tau = r x F, o seu módulo r F sin theta, o braço de alavanca, o torque resultante e o seu sinal. A segunda lei de Newton para a rotação, sum tau = I alpha, o análogo de F = ma na rotação. E o trabalho e a potência no movimento de rotação, W = integral tau d theta, o teorema do trabalho e energia, e P = tau omega.
- Momento angular (Física)Cartões de revisão sobre o momento angular e o movimento de rolamento. Rolamento sem deslizamento: o ponto de contato está instantaneamente em repouso, v_CM = R omega, a_CM = R alpha e d_CM = R theta; a aceleração ao descer um plano inclinado a_CM = m g sin(theta)/(m + I_CM/r^2), o limite de atrito estático necessário para evitar o deslizamento, e a divisão da energia cinética entre a de translação (1/2) m v_CM^2 e a de rotação (1/2) I_CM omega^2, sem que o atrito realize trabalho. Momento angular de uma partícula: l = r x p, de módulo r p sin(theta), com direção dada pela regra da mão direita, a forma com braço de alavanca l = r_perp m v, e a unidade kg m^2/s. A forma rotacional da segunda lei de Newton, sum tau = dl/dt, e para um sistema sum tau_ext = dL/dt. Momento angular de um corpo rígido, L = I omega, dirigido ao longo do eixo de rotação. Conservação do momento angular quando o torque externo resultante é nulo: I omega = I' omega', o efeito do patinador, e o aumento da energia cinética de rotação K'_rot = K_rot (I/I'). E a precessão de um giroscópio: o torque gravitacional tau = r M g sin(theta) perpendicular a L, a taxa de precessão omega_p = r M g/(I omega), a nutação, e a precessão da Terra ao longo de 26.000 anos.
- Equilíbrio estático e elasticidade (Física)Cartões de revisão sobre o equilíbrio estático de corpos rígidos e sobre tensão, deformação e elasticidade. O equilíbrio estático exige aceleração linear e aceleração angular nulas: a primeira condição anula a soma vetorial das forças externas (equilíbrio de translação), e a segunda anula a soma dos torques em relação a qualquer eixo (equilíbrio de rotação), ambas ao mesmo tempo. Para a rotação em torno de um eixo z fixo, as seis equações escalares reduzem-se a três, o módulo do torque é r F sin(theta), o pivô pode ser escolhido livremente e o peso atua no centro de gravidade. Resolução de problemas de equilíbrio: diagramas de corpo livre com as forças nos seus pontos de aplicação reais, escolha do pivô para cancelar uma incógnita, casos estaticamente indeterminados, e as forças normal, de atrito, de tração e de articulação envolvidas. A tensão é a força por unidade de área e a deformação é a deformação fracionária adimensional; dentro do limite linear, tensão = módulo elástico vezes deformação, medida em pascals. Tensões e deformações de tração, compressão, volumétrica (bulk) e de cisalhamento definem o módulo de Young, o módulo de compressibilidade e o módulo de cisalhamento. A elasticidade, os limites de proporcionalidade e elástico, a lei de Hooke, a região plástica, a deformação permanente e a tensão de ruptura (fratura).
- Gravitação (Física)Cartões de revisão sobre a gravidade newtoniana e as suas consequências. A lei da gravitação universal de Newton fornece uma força atrativa inversamente proporcional ao quadrado F = G m1 m2 / r^2 ao longo da reta que une duas massas, com a constante universal G medida pela primeira vez por Cavendish; os corpos com simetria esférica atuam como se toda a sua massa estivesse concentrada no centro, e as forças resultantes somam-se por sobreposição. Gravitação perto da superfície terrestre: g = GM/r^2, peso W = mg, a queda de todas as massas com o mesmo ritmo e as pequenas correções devidas à altitude, à rotação da Terra e à sua protuberância equatorial. Energia potencial gravitacional U = -GMm/r (nula no infinito), conservação da energia mecânica total, velocidade de escape sqrt(2GM/R) e ligação gravitacional. Órbitas de satélites: velocidade e período orbitais circulares, energia orbital E = -GMm/2r, órbitas geoestacionárias e imponderabilidade em queda livre. As três leis de Kepler do movimento planetário (elipses, áreas iguais e a relação entre período e semieixo maior) e o seu fundamento no momento angular e na força inversamente proporcional ao quadrado. Forças de maré, marés vivas e mortas, rotação síncrona e o aquecimento de Io. Por fim, a teoria da gravidade de Einstein: o princípio de equivalência, a curvatura do espaço-tempo, o raio de Schwarzschild e os buracos negros, as lentes gravitacionais e a dilatação do tempo.
- Mecânica dos fluidos (Física)Cartões de revisão sobre a mecânica dos fluidos em repouso e em movimento. A massa específica rho = m/V, a densidade relativa e os estados da matéria. A pressão p = F/A como grandeza escalar que atua igualmente em todas as direções e aumenta com a profundidade segundo p = p0 + rho g h. A medição da pressão: pressão manométrica e pressão absoluta, o pascal e outras unidades, o barômetro e o manômetro. O princípio de Pascal e como os sistemas hidráulicos multiplicam a força sem criar trabalho adicional. O princípio de Arquimedes e o empuxo: o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado, e a flutuação, o afundamento e o peso aparente decorrem da densidade. A dinâmica dos fluidos: a vazão, a equação da continuidade, o escoamento laminar e o turbulento, e os fluidos ideais. A equação de Bernoulli como conservação da energia ao longo de uma linha de corrente, o princípio de Bernoulli que relaciona velocidade e pressão, e o arraste. Por fim, a viscosidade, o número de Reynolds, a lei de Poiseuille e a sua forte dependência do raio do tubo, e o início da turbulência.
- Oscilações (Física)Cartões de revisão sobre o movimento oscilatório. O movimento periódico, o período e a frequência, e a amplitude. O movimento harmônico simples (MHS) como o movimento produzido por uma força restauradora que obedece à lei de Hooke: a posição x(t) = A cos(omega t + phi), sua velocidade e aceleração, a frequência angular omega = sqrt(k/m) e o período T = 2 pi sqrt(m/k), que depende apenas da massa e da constante elástica. A energia no MHS: a energia potencial elástica e a energia cinética, a energia total conservada E = (1/2) k A^2 proporcional ao quadrado da amplitude, e a velocidade em qualquer posição. O MHS como a projeção de um movimento circular uniforme. Os pêndulos: o pêndulo simples com T = 2 pi sqrt(L/g), o pêndulo físico e o pêndulo de torção. As oscilações amortecidas: a força de amortecimento proporcional à velocidade, o decaimento exponencial da amplitude, e os regimes subamortecido, com amortecimento crítico e superamortecido. As oscilações forçadas: a frequência natural, a amplitude em regime estacionário, e a ressonância quando a frequência de excitação coincide com a frequência natural.
- Ondas (Física)Cartões de revisão sobre ondas progressivas e ondas estacionárias. Ondas mecânicas em um meio em contraste com ondas eletromagnéticas e ondas de matéria. Amplitude, comprimento de onda, período e frequência, e as relações de velocidade da onda v = lambda/T = lambda*f. Ondas transversais em contraste com ondas longitudinais (de compressão). A matemática das ondas: a função de onda sinusoidal y = A sin(kx - omega t + phi), o número de onda k = 2 pi/lambda, a frequência angular omega = 2 pi/T, a fase e a constante de fase, a velocidade e a aceleração transversais de um elemento do meio, e a equação de onda linear. Velocidade de uma onda numa corda esticada v = sqrt(F_T/mu) e a forma geral de elasticidade sobre inércia. Energia e potência de uma onda: P = (1/2) mu A^2 omega^2 v, a dependência do quadrado da amplitude e do quadrado da frequência, a intensidade I = P/A e a lei do inverso do quadrado para uma fonte pontual. Interferência e superposição: interferência construtiva e destrutiva e a amplitude resultante 2A cos(phi/2). Ondas estacionárias e ressonância: nós e ventres, a função da onda estacionária y = 2A sin(kx) cos(omega t), os comprimentos de onda permitidos lambda_n = 2L/n e as frequências de ressonância f_n = n f_1 numa corda fixa em ambas as extremidades, harmônicos, sobretons, modos normais e ressonância.
- Som (Física)Cartões de revisão sobre o som como uma perturbação longitudinal da matéria que se propaga para fora através de um meio. Compressões e rarefações, as variações sinusoidais de pressão e deslocamento e a sua diferença de fase de um quarto de ciclo, e a relação da velocidade da onda v = omega/k = lambda*f. A velocidade do som: cerca de 331 m/s no ar seco a 0 C, 343 m/s a 20 C, a sua dependência da temperatura absoluta v = 331*sqrt(T/273 K), e as formas v = sqrt(Y/rho) numa barra sólida e v = sqrt(gamma R T/M) num gás ideal. A intensidade sonora I = P/A, a queda com o inverso do quadrado, a relação de amplitude de pressão, o limiar de audição 10^-12 W/m^2, e a escala de decibéis beta = 10 log10(I/I0). Ondas sonoras estacionárias e modos normais: nós e ventres, tubos abertos em ambas as extremidades (todos os harmônicos, lambda_1 = 2L) contra fechados em uma extremidade (apenas os harmônicos ímpares, lambda_1 = 4L), fundamentais, sobretons e harmônicos. Fontes de som musical e timbre, a correção de extremidade, os batimentos e a frequência de batimento |f1 - f2|, o efeito Doppler para fonte em movimento e observador em movimento, e as ondas de choque, o número de Mach, o estrondo sônico, e o semiângulo do cone de choque sin(theta) = 1/M.
- Temperatura e calor (Física)Cartões de revisão sobre temperatura, calor e transferência de calor. A temperatura como aquilo que um termômetro mede e como medida da energia cinética de translação média, o equilíbrio térmico e a lei zero da termodinâmica. As escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, os seus pontos fixos, as fórmulas de conversão e o zero absoluto (0 K = -273.15 C). A dilatação térmica: linear (delta L = alpha L delta T), superficial (delta A = 2 alpha A delta T) e volumétrica (delta V = beta V delta T com beta = 3 alpha), a tensão térmica e o máximo de densidade da água perto de 4 C. O calor, a caloria e o equivalente mecânico do calor (1 kcal = 4186 J), o calor específico e Q = mc delta T, e a calorimetria (Q_cold + Q_hot = 0). As mudanças de fase: fusão, vaporização e sublimação, a dependência da pressão dos pontos de fusão e ebulição, os calores latentes de fusão e vaporização (água 334 kJ/kg e 2256 kJ/kg), os diagramas de fase, o ponto triplo e o ponto crítico. Os três mecanismos de transferência de calor: a condução (P = kA(T_h - T_c)/d e o fator R), a convecção (forçada e natural) e a radiação através da lei de Stefan-Boltzmann P = sigma A e T^4.
- A teoria cinética dos gases (Física)Cartões de revisão sobre a teoria cinética dos gases. A lei dos gases ideais na forma molecular (pV = N k_B T) e molar (pV = nRT), a constante de Boltzmann, o número de Avogadro, a constante universal dos gases R = N_A k_B, os moles e a massa molar, e as leis empíricas de Boyle, Charles e Amontons. As condições normais de temperatura e pressão, o volume molar de 22,4 L e a equação de van der Waals para os gases reais. O modelo molecular: as hipóteses da teoria cinética, a pressão devida às colisões com as paredes (pV = (1/3) N m (v^2)avg), a energia cinética de translação média K_avg = (3/2) k_B T, a velocidade quadrática média v_rms = sqrt(3 k_B T / m) = sqrt(3 R T / M), a energia interna de um gás monoatômico (3/2) nRT, a lei das pressões parciais de Dalton, e o livre caminho médio e o tempo livre médio. A capacidade térmica e a equipartição: C_V a volume constante, os graus de liberdade, o teorema da equipartição, C_V = (d/2) R para gases monoatômicos (3/2 R), diatômicos (5/2 R) e poliatômicos (3R), a lei de Dulong-Petit para os sólidos (3R), e os graus de liberdade ativados pela temperatura. A distribuição de velocidades moleculares de Maxwell-Boltzmann, as velocidades mais provável, média e quadrática média e a sua ordem (v_p < v_avg < v_rms), e como a distribuição se desloca com a temperatura e a massa molecular.
- A primeira lei da termodinâmica (Física)Cartões de revisão sobre a primeira lei da termodinâmica. Sistemas termodinâmicos: sistema, fronteira e vizinhança; sistemas abertos, fechados e isolados; equilíbrio térmico e a lei zero; equações de estado f(p, V, T) = 0 e pV - nRT = 0; variáveis extensivas e intensivas; e diagramas pV. Trabalho, calor e energia interna: dW = p dV, W como o integral de p dV e a área sob uma curva pV, o sinal do trabalho na expansão e na compressão, a dependência do trabalho em relação ao caminho, e o trabalho nos processos isotérmico (nRT ln(V2/V1)), isobárico (p(V2 - V1)) e isocórico (nulo); a energia interna como energia molecular total, E_int = (3/2) nRT para um gás ideal monoatômico, e o processo quase estático. A primeira lei em si: Delta E_int = Q - W, as convenções de sinal para Q e W, a forma diferencial dE_int = dQ - dW, a energia interna como função de estado independente do caminho, e os casos isotérmico, cíclico e de sistema isolado. Processos termodinâmicos: isotérmico, adiabático, isobárico, isocórico, cíclico e não quase estático, com Q = W para um ciclo. Capacidades térmicas de um gás ideal: C_V e C_p, Q = n C_V Delta T e Q = n C_p Delta T, dE_int = n C_V dT, a relação de Mayer C_p = C_V + R, os valores monoatômico, diatômico e poliatômico, e C_V = (d/2) R. Processos adiabáticos: Q = 0, Delta E_int = -W, pV^gamma = constante, TV^(gamma-1) = constante, o índice adiabático gamma = C_p/C_V > 1, a inclinação adiabática mais acentuada, a expansão livre a temperatura constante, e a batida de pino do motor.
- A segunda lei da termodinâmica (Física)Cartões de revisão sobre a segunda lei da termodinâmica. Processos reversíveis e irreversíveis: a definição de cada um, por que quase todos os processos reais são irreversíveis, os requisitos quase estático e sem dissipação para a reversibilidade, a expansão livre e o fluxo espontâneo de calor como processos irreversíveis, e a origem microscópica da irreversibilidade. Máquinas térmicas: a substância de trabalho, as fontes quente e fria, a variação nula de energia interna ao longo de um ciclo, o trabalho líquido W = Q_h - Q_c, e o rendimento térmico e = W/Q_h = 1 - Q_c/Q_h. Refrigeradores e bombas de calor como máquinas térmicas invertidas: Q_h = Q_c + W, os coeficientes de desempenho K_R e K_P, e por que um coeficiente de desempenho pode exceder 1. Enunciados da segunda lei: os enunciados de Kelvin e de Clausius, a impossibilidade de uma máquina térmica perfeita ou de um refrigerador perfeito, e a equivalência dos dois enunciados. O ciclo de Carnot: suas quatro etapas reversíveis (duas isotérmicas, duas adiabáticas), a máquina de Carnot, Q_c/Q_h = T_c/T_h, o rendimento e = 1 - T_c/T_h, o princípio de Carnot, a igualdade de rendimento de todas as máquinas reversíveis, e os coeficientes de desempenho de Carnot. Entropia: delta-S = Q/T para uma etapa isotérmica reversível, a forma integral, a entropia como função de estado, a variação líquida nula de entropia em um ciclo reversível, a unidade joule por kelvin, a entropia de mudança de fase, e o enunciado entrópico segundo o qual a entropia total nunca diminui. A entropia em escala microscópica: a entropia como desordem, a segunda lei estatística, delta-S = nR ln(V2/V1) para uma expansão isotérmica, a terceira lei, e a aproximação da ordem perfeita no zero absoluto.
- Cargas e campos elétricos (Física)Cartões de revisão sobre a carga elétrica e o campo elétrico. A carga elétrica: os seus dois tipos, cargas de mesmo sinal repelem-se e de sinais opostos atraem-se, a unidade coulomb, a carga elementar e = 1,602 x 10^-19 C, a quantização, a conservação, e os constituintes carregados do átomo, além do que torna um íon positivo ou negativo. Condutores e isolantes: os elétrons de condução e o livre fluxo de carga, por que a carga em excesso se distribui num condutor, por que a carga permanece fixa num isolante, a polarização, por que um objeto carregado atrai um neutro, a carga por indução, e o aterramento. A lei de Coulomb: F = k q1 q2 / r^2, as suas proporcionalidades, a permissividade do vácuo epsilon_0 = 8,85 x 10^-12, a constante de Coulomb k = 8,99 x 10^9, a linha de ação, a terceira lei de Newton, e a superposição. O campo elétrico: E como força por unidade de carga positiva com F = QE, a unidade newton por coulomb, o campo de uma carga pontual, a sua direção, a sua independência da carga de prova, e a superposição. As distribuições contínuas de carga: as densidades de carga linear, superficial e volumétrica, o campo por integração, e o campo uniforme sigma / (2 epsilon_0) de um plano carregado infinito. As linhas de campo elétrico: a tangência, onde começam e terminam, a densidade e o número de linhas, por que nunca se cruzam, e que são apenas uma visualização. Os dipolos elétricos: a definição, o momento de dipolo p = q d, a unidade coulomb-metro, a força resultante nula e o torque tau = p x E num campo uniforme, a tendência ao alinhamento, e os dipolos permanentes face aos induzidos.
- A lei de Gauss (Física)Cartões de revisão sobre o fluxo elétrico e a lei de Gauss. O fluxo elétrico: o que mede, a sua definição como o produto escalar do campo elétrico por um vetor área, o símbolo Phi, a unidade N*m^2/C, a sua natureza escalar, o vetor área de superfícies planas e fechadas, a forma E*A*cos(theta) para um campo uniforme, quando o fluxo é máximo ou nulo, a forma de integral de superfície para um campo não uniforme, a convenção de sinais saindo positivo / entrando negativo, e por que o fluxo líquido através de uma superfície que não encerra carga é nulo. A lei de Gauss: o enunciado de que o fluxo líquido é igual à carga englobada dividida por epsilon_0, a sua forma integral, o significado de q_enc, a superfície gaussiana, que E é o campo total de todas as cargas, por que as cargas exteriores contribuem com fluxo líquido nulo, por que o fluxo é independente da forma da superfície, a equivalência com a lei de Coulomb, o resultado da esfera em torno de uma carga pontual, e o papel da superposição. A aplicação da lei de Gauss: a identificação da simetria, a adaptação da superfície gaussiana a ela, os casos de simetria esférica, cilíndrica e plana, e os resultados do campo para uma esfera por dentro e por fora, uma linha infinita E = lambda/(2*pi*epsilon_0*r), um plano infinito E = sigma/(2*epsilon_0), placas paralelas, e uma casca esférica. Os condutores em equilíbrio eletrostático: a definição, os elétrons de condução, por que o campo interior é nulo, por que o excesso de carga fica na superfície exterior, o campo perpendicular logo do lado de fora E = sigma/epsilon_0, a indução numa cavidade, a concentração de carga nas pontas, e a blindagem eletrostática.
- O potencial elétrico (Física)Cartões de revisão sobre a energia potencial elétrica, o potencial elétrico e as suas aplicações. Energia potencial elétrica: o facto de a força de Coulomb ser conservativa e independente do caminho, o símbolo U e a sua unidade o joule, W = -delta U, a referência nula no infinito, o resultado de duas cargas U = k*q*Q/r, a constante de Coulomb e o integral de linha nulo num percurso fechado. Potencial elétrico e diferença de potencial: V = U/q, o símbolo V, a independência da carga de prova, o volt como J/C, delta V = delta U/q, V_B - V_A, a tensão, delta U = q*delta V, E = -delta V/delta s num campo uniforme, 1 N/C = 1 V/m, e o eletrão-volt. Cálculos do potencial: V = k*q/r para uma carga pontual, o decaimento em 1/r face a 1/r^2, a natureza escalar e a superposição algébrica do potencial, o dipolo elétrico e o seu momento p = q*d, a forma integral para uma distribuição contínua, e o potencial dipolar no campo distante. Campo a partir do potencial: E = -dV/ds, a direção de maior declive, E = -grad V, as componentes em derivadas parciais, e o método escalar primeiro. Superfícies equipotenciais e condutores: a definição e as linhas, a perpendicularidade às linhas de campo, o trabalho nulo ao longo de uma superfície, um condutor como equipotencial, a ligação à terra, e a concentração de carga em raios de curvatura pequenos. Aplicações: o gerador de Van de Graaff, a xerografia e o fotocondutor, as impressoras laser e de jato de tinta, e o precipitador eletrostático.
- Capacitância (Física)Cartões de revisão sobre capacitores e capacitância. Capacitores e capacitância: o que é um capacitor e o que ele armazena, sua construção com dois condutores, a definição C = Q/V, o farad e sua origem, a faixa prática de valores, a dependência da geometria, a razão constante Q/V, o resultado para placas paralelas C = eps0*A/d, a permissividade do vácuo, o campo E = sigma/eps0, e as fórmulas de capacitância esférica, de esfera isolada e cilíndrica. Capacitores em série e em paralelo: a regra da soma dos recíprocos em série, a igualdade de carga em série, o resultado menor que o menor valor, a soma das tensões em série, a regra da soma em paralelo, a igualdade de tensão em paralelo, o resultado maior que o maior valor, a soma das cargas em paralelo, e a redução de redes. Energia armazenada: o armazenamento no campo, as três formas de energia U = 1/2 C V^2, U = Q^2/2C, U = 1/2 Q V, a persistência da energia após a desconexão, a densidade de energia u = 1/2 eps0 E^2, e o desfibrilador. Capacitor com dielétrico: o que é um dielétrico, a constante dielétrica kappa, kappa = 1 no vácuo e kappa > 1 nos demais casos, C = kappa*C_0, as quedas de tensão e energia a carga constante em um capacitor desconectado, a rigidez dielétrica, e o detector de montantes. Modelo molecular de um dielétrico: moléculas polares versus apolares, alinhamento e dipolos induzidos, carga superficial induzida, o campo induzido oposto, E = E_0/kappa, e a ruptura dielétrica.
- Corrente e resistência (Física)Cartões de revisão sobre corrente elétrica, resistência e supercondutores. Corrente elétrica: a corrente como taxa de fluxo de carga, I = dQ/dt, o ampere e a origem do seu nome, a necessidade de um circuito completo, a corrente convencional, os portadores eletrônicos nos metais, os portadores em soluções iônicas, e a velocidade de deriva. Modelo da condução em metais: o mar de elétrons livres, o trajeto em ziguezague da deriva, a velocidade do sinal em comparação com a velocidade de deriva, I = nqAv_d, a corrente como grandeza escalar, a densidade de corrente J como vetor, J = nqv_d, E = rho J, e por que bons condutores elétricos também conduzem bem o calor. Resistividade e resistência: a resistividade rho, o seu inverso a condutividade, o ohm-metro, a distinção entre condutor, isolante e semicondutor, R = V/I, R = rho L/A, o ohm, a dependência da temperatura rho = rho_0[1 + alpha(T - T_0)], e o coeficiente de temperatura alpha. Lei de Ohm: V = IR, a experiência de Ohm, o seu caráter empírico, os dispositivos ôhmicos e não ôhmicos, e o díodo. Energia e potência elétrica: P = IV, P = I^2 R, P = V^2/R, o watt, o aquecimento resistivo, E = Pt, e o quilowatt-hora. Supercondutores: resistência nula abaixo de uma temperatura crítica, a descoberta de Onnes, o mercúrio, o efeito Meissner, os Tipos I e II, o YBCO, a teoria BCS e os pares de Cooper, as correntes persistentes, os ímãs de ressonância magnética, os SQUIDs, e o efeito Josephson.
- Circuitos de Corrente Contínua (Física)Cartões de revisão sobre circuitos de corrente contínua. Força eletromotriz: emf como trabalho por unidade de carga, o símbolo epsilon, o volt, a conversão de energia, a tensão nos terminais, a resistência interna r, V_terminal = emf - I r, I = emf/(R + r), e as baterias ideais em comparação com as reais. Resistores em série e em paralelo: a mesma corrente em série, R_S como uma soma, a tensão da fonte como soma das quedas de tensão, a mesma tensão em paralelo, 1/R_P como soma dos recíprocos, as correntes de ramo cuja soma resulta na corrente total, e os circuitos combinados. As leis de Kirchhoff: os nós, a lei dos nós a partir da conservação da carga, a lei das malhas a partir da conservação da energia, e as convenções de sinais para resistores e fontes de fem. Instrumentos de medição elétrica: o amperímetro em série, o voltímetro em paralelo, o galvanômetro, sua conversão em amperímetro ou voltímetro, e os projetos analógico, digital e de ohmímetro. Circuitos RC: a carga e a descarga de um capacitor, a constante de tempo tau = RC, as marcas de 63,2% e 36,8%, e um capacitor totalmente carregado como circuito aberto. Fiação residencial e segurança: os riscos térmicos e de choque, os curtos-circuitos, P = I^2 R_w, fusíveis e disjuntores, os fios fase, neutro e terra, o aterramento, e o disjuntor diferencial residual (GFCI).
- Forças e Campos Magnéticos (Física)Cartões de revisão sobre forças e campos magnéticos. Ímãs e o campo terrestre: os dois polos, atração e repulsão, a ausência de monopolos magnéticos, a Terra como um ímã de barra, o comportamento da bússola, as inversões de campo, e as descobertas históricas de Oersted, Ampere, Arago e Faraday. O campo magnético: sua definição através da força sobre uma carga em movimento, F = qv x B, F = qvB sin(theta), o tesla e o gauss, a regra da mão direita, e as linhas de campo. Movimento de uma partícula carregada: trajetórias circulares e helicoidais, por que a força magnética não realiza trabalho, r = mv/(qB), o período T = 2 pi m/(qB), o passo, as garrafas magnéticas, e os cinturões de Van Allen. Força sobre um condutor percorrido por corrente: RHR-2, F = IL x B, F = BIL sin(theta), e a força líquida nula sobre uma espira fechada. Força e torque sobre uma espira de corrente: o momento de dipolo magnético mu = NIA, tau = mu x B, tau = IAB sin(theta), a energia potencial U = -mu . B, os motores elétricos, e o comutador. O efeito Hall: o experimento de Hall, a tensão Hall, o equilíbrio de forças, a velocidade de deriva, os seletores de velocidade, e a identificação dos portadores de carga. Aplicações: o espectrômetro de massa e o ciclotron.
- Fontes de campos magnéticos (Física)Cartões de revisão sobre as fontes dos campos magnéticos. A lei de Biot-Savart: o campo de um elemento de corrente, a permeabilidade do espaço livre, a regra da mão direita para a direção, e o campo de um arco circular e de uma espira completa. O campo magnético de um fio retilíneo fino: B = mu_0 I/(2 pi R), linhas de campo circulares concêntricas, e a regra da mão direita. A força entre duas correntes paralelas: atração e repulsão, a definição histórica do ampere, e o efeito pinch. O campo magnético de uma espira de corrente: o momento de dipolo magnético, o campo sobre o eixo, e a queda do dipolo com o cubo inverso da distância. A lei de Ampère: a integral de linha de B, a corrente envolvida, a espira amperiana, quando usá-la em vez da lei de Biot-Savart, e o campo dentro e fora de um fio espesso. Solenoides e toroides: o campo interior uniforme de um solenoide, o campo exterior nulo, e o campo do toroide. Magnetismo na matéria: momentos de dipolo atômicos, paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo, domínios magnéticos, histerese, suscetibilidade e permeabilidade.
- Indução Eletromagnética (Física)Cartões de revisão sobre indução eletromagnética. Lei de Faraday: fluxo magnético e o weber, a fem induzida como a taxa negativa de variação do fluxo, e a forma para uma bobina de N espiras. Lei de Lenz: a corrente induzida se opõe à variação do fluxo, o sinal negativo, a repulsão de polos iguais de um ímã que se aproxima, e o fundamento baseado na conservação de energia. Fem de movimento: epsilon = Blv, a corrente induzida e a força retardadora sobre uma haste em movimento, e o equilíbrio entre potência mecânica e elétrica. Campos elétricos induzidos: a forma de integral de linha da lei de Faraday, o caráter não conservativo sem potencial associado, e o campo em torno de um percurso circular. Correntes parasitas (correntes de Foucault): amortecimento magnético, placas ranhuradas, detectores de metais, frenagem por correntes parasitas, e cooktops de indução. Geradores elétricos e força contraeletromotriz: a fem de uma bobina rotativa, a fem de pico, a conversão de energia motor versus gerador, e como a força contraeletromotriz determina a corrente de um motor. Aplicações: cabeças de leitura de discos rígidos, magnetorresistência gigante, tarjas magnéticas, mesas digitalizadoras, frenagem regenerativa, e estimulação magnética transcraniana.
- Indutância (Física)Cartões de revisão sobre indutância. Indutância mútua: o henry, a definição M = N Phi / I, sua simetria e dependência da geometria, e a fem induzida epsilon = -M dI/dt. Autoindutância: Phi = LI, a fem autoinduzida -L dI/dt, sua polaridade segundo a lei de Lenz, o indutor como elemento de circuito, e a fórmula do solenoide. Energia em um campo magnético: U = (1/2) L I^2, a densidade de energia B^2/(2 mu0), e a potência do indutor. Circuitos RL: o crescimento e decaimento assintótico da corrente, a constante de tempo L/R, a regra dos 63%, e as condições inicial e de regime estacionário. Oscilações LC: omega = 1/sqrt(LC), a troca de energia elétrica e magnética, as soluções de carga e corrente e sua defasagem de 90 graus, e a analogia massa-mola. Circuitos RLC série: oscilações amortecidas, a equação diferencial que as governa, e os regimes subamortecido, criticamente amortecido e sobreamortecido.
- Circuitos de corrente alternada (Física)Cartões de revisão sobre circuitos de corrente alternada. Fontes de CA: corrente contínua versus corrente alternada, as formas v = V0 sin(omega t) e i = I0 sin(omega t), a notação de valor de pico versus valor instantâneo, e os valores da rede elétrica nos EUA e na Europa. Circuitos CA simples: o resistor em fase, a corrente adiantada do capacitor e a corrente atrasada em pi/2 do indutor, a reatância capacitiva XC = 1/(omega C), a reatância indutiva XL = omega L, sua dependência da frequência, e os fasores. Circuitos RLC em série: a impedância Z = sqrt(R^2 + (XL - XC)^2), a lei de Ohm em CA I0 = V0/Z, o ângulo de fase, e as tensões nos elementos. Potência: corrente e tensão eficazes (rms), as fórmulas de potência média, o fator de potência cos(phi), e por que somente os resistores dissipam potência. Ressonância: XL = XC, omega0 = 1/sqrt(LC), impedância mínima, corrente e potência máximas, e o fator de qualidade. Transformadores: as relações de espiras de tensão e corrente, elevadores e abaixadores, a conservação de potência, e a transmissão em alta tensão.
- Ondas eletromagnéticas (Física)Cartões de revisão sobre ondas eletromagnéticas. Equações de Maxwell: a corrente de deslocamento que completa a lei de Ampere, as quatro leis (Gauss, Gauss para o magnetismo, Faraday, Ampere-Maxwell), como campos variáveis geram uns aos outros, a previsão de ondas à velocidade da luz e a confirmação de Hertz. Ondas planas: campos transversais perpendiculares entre si e à propagação, E/B = c, a equação de onda, c = 1/sqrt(epsilon0 mu0) e a direção de E cross B. Energia: densidade de energia, o vetor de Poynting, a intensidade e a relação de amplitude de campo E0 = c B0. Momento e pressão de radiação: p = U/c, a pressão em um absorvedor versus um refletor, caudas de cometas e velas solares. O espectro eletromagnético: c = f lambda, e as bandas de rádio, micro-ondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e raios gama.
- A natureza da luz (Física)Cartões de revisão sobre a natureza da luz. A propagação da luz: a velocidade da luz no vácuo, a sua invariância para todos os observadores, o índice de refração n = c/v e o modelo de raios. A lei da reflexão: o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência, a reflexão especular em comparação com a difusa, os refletores de canto e os retrorrefletores. A refração e a lei de Snell: o desvio em direção à normal ou afastando-se dela, e os índices representativos do ar, da água e do diamante. A reflexão interna total: o ângulo crítico theta_c = arcsin(n2/n1) e as fibras óticas. A dispersão: a decomposição da luz branca em um espectro, o índice dependente do comprimento de onda, os prismas e os arco-íris. O princípio de Huygens: as ondículas, as frentes de onda, a refração e a difração. A polarização: a lei de Malus, os filtros polarizadores, o ângulo de Brewster, a birrefringência, a atividade ótica e os visores de cristal líquido.
- Óptica Geométrica e Formação de Imagens (Física)Cartões de revisão sobre óptica geométrica e formação de imagens. Espelhos planos: imagens virtuais do mesmo tamanho, direitas, situadas tão atrás do espelho quanto o objeto está na frente, e a distinção entre imagem real e imagem virtual. Espelhos esféricos: geometria côncava e convexa, centro de curvatura, vértice, eixo óptico, ponto focal, f = R/2, a equação do espelho 1/d_o + 1/d_i = 1/f, ampliação m = -d_i/d_o, e convenções de sinais. Imagens formadas por refração: profundidade aparente h_i = (n2/n1) h_o e a equação para uma única superfície esférica. Lentes finas: comportamento convergente e divergente, a equação das lentes finas, a equação do fabricante de lentes, traçado de raios, e tipos de imagens. O olho: córnea e cristalino, acomodação, ponto próximo e ponto remoto, potência óptica em dioptrias, e correção da miopia e da hipermetropia. A câmera, a lupa simples e a ampliação angular, e microscópios e telescópios compostos.
- Interferência (Física)Cartões de revisão sobre a interferência ondulatória da luz. A experiência da dupla fenda de Young: coerência versus incoerência, interferência construtiva e destrutiva, franjas, e a evidência histórica da natureza ondulatória da luz. A matemática da interferência: diferença de caminho óptico delta-l = d sin(theta), franjas claras em d sin(theta) = m*lambda, franjas escuras em d sin(theta) = (m + 1/2)*lambda, ordem m, e a posição da franja y_m = m*lambda*D/d. Interferência de múltiplas fendas: máximos principais, os N minus 2 máximos secundários, a amplitude do máximo secundário 1/N e a intensidade 1/N^2, e a rede de difração. Interferência em películas finas: a mudança de fase de 180-degree na reflexão num meio de índice mais alto, o comprimento de onda dentro da película lambda_n = lambda/n, e as condições de interferência construtiva e destrutiva na película de sabão. O interferómetro de Michelson: o divisor de feixe, a relação de deslocamento de franjas 2*delta-d = m*lambda_0, a placa compensadora, e o seu uso em medição de precisão.
- Difração (Física)Cartões de revisão sobre a difração da luz. Difração de fenda única: o máximo central brilhante e os máximos secundários mais fracos, a condição de franja escura a sin(theta) = m*lambda, e por que uma fenda mais estreita alarga o padrão. Intensidade na difração de fenda única: a derivação por fasores, I = I0 (sin(beta)/beta)^2 com beta = (pi a sin(theta))/lambda, e os fracos máximos secundários de 0.045 e 0.016. Difração de fenda dupla como um padrão de interferência sob um envelope de difração de fenda única, e ordens ausentes. Redes de difração: d sin(theta) = m*lambda, máximos principais nítidos, e espectroscopia. Aberturas circulares e resolução: o critério de Rayleigh theta = 1.22 lambda/D, a resolução do microscópio x = 0.61 lambda/NA, e o limite de difração. Difração de raios X e a lei de Bragg m*lambda = 2d sin(theta). Holografia: registro de amplitude e fase pela interferência da luz laser.
- Relatividade (Física)Cartões de revisão sobre a relatividade restrita. Os dois postulados de Einstein: as leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais, e a luz se propaga com a mesma velocidade c em todos os referenciais inerciais, independentemente do movimento da fonte ou do observador. Relatividade da simultaneidade. Dilatação do tempo Delta t = gamma * Delta tau, tempo próprio, e o fator de Lorentz gamma = 1/sqrt(1 - v^2/c^2). O paradoxo dos gêmeos. Contração do comprimento L = L0*sqrt(1 - v^2/c^2) ao longo da direção do movimento. A transformação de Lorentz, o intervalo espaço-temporal invariante, e os cones de luz. Adição relativística de velocidades. O efeito Doppler relativístico, o desvio para o vermelho e o desvio para o azul. Momento relativístico p = gamma*m*u. Energia relativística E = gamma*m*c^2, energia de repouso E0 = m*c^2, energia cinética K = (gamma - 1)*m*c^2, a relação energia-momento E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2, e a equivalência massa-energia.
- Fótons e Ondas de Matéria (Física)Cartões de revisão sobre o nascimento da física quântica. A radiação de corpo negro, a lei de Stefan-Boltzmann P = sigma*A*T^4, a lei do deslocamento de Wien, a catástrofe do ultravioleta e a quantização de Planck E_n = n*h*f. O efeito fotoelétrico e a explicação fotônica de Einstein, a equação fotoelétrica K_max = h*f - phi, a função trabalho e a frequência de corte. O efeito Compton e o momento do fóton p = h/lambda. O modelo de Bohr do átomo de hidrogênio, a fórmula de Rydberg, o momento angular quantizado, o raio de Bohr e os níveis de energia E_n = -13.6 eV/n^2. As ondas de matéria de De Broglie lambda = h/p e o experimento de Davisson-Germer. A dualidade onda-partícula e o princípio da incerteza de Heisenberg Delta x * Delta p >= h-bar/2.
- Mecânica Quântica (Física)Cartões de revisão sobre mecânica quântica não relativística. A função de onda e a interpretação de Born |Psi|^2 como densidade de probabilidade, a normalização, os valores esperados, e os operadores de posição e momento. O princípio da incerteza de Heisenberg em suas formas posição-momento e energia-tempo. As equações de Schrödinger dependente e independente do tempo, os estados estacionários e a separação de variáveis. A partícula quântica em uma caixa com energias quantizadas E_n = n^2 pi^2 h-bar^2/(2mL^2) e a energia de ponto zero. O oscilador harmônico quântico com níveis igualmente espaçados E_n = (n + 1/2) h-bar omega. O efeito túnel quântico através de barreiras de potencial, a probabilidade de transmissão, e aplicações que vão do decaimento alfa ao microscópio de tunelamento por varredura.
- Estrutura Atômica (Física)Cartões de revisão sobre a estrutura quântica dos átomos. O átomo de hidrogênio e seus três números quânticos n, l, and m, a energia quantizada E_n = -13.6 eV/n^2, o momento angular orbital L = sqrt(l(l+1)) h-bar, a quantização espacial e a notação espectroscópica s, p, d, f. O momento de dipolo magnético orbital, o magnéton de Bohr e o efeito Zeeman. O spin do elétron com s = 1/2, o experimento de Stern-Gerlach, o princípio de exclusão de Pauli e a construção da tabela periódica. Espectros atômicos e regras de seleção, raios X característicos e a lei de Moseley, radiação de frenamento (bremsstrahlung), e a física dos lasers, incluindo emissão estimulada, inversão de população e meios de ganho.
- Física da matéria condensada (Física)Cartões de revisão sobre física da matéria condensada. Ligação molecular por forças iônicas, covalentes e de van der Waals, a energética da formação de NaCl e H2, e os espectros moleculares de rotação e vibração. Ligação em sólidos cristalinos, a constante de Madelung e a energia de dissociação. O modelo de elétrons livres dos metais, a energia de Fermi, o fator de Fermi e a densidade de estados. A teoria de bandas, as bandas de valência e de condução, e as lacunas de energia que distinguem condutores, isolantes e semicondutores. Dopagem, material do tipo n e do tipo p, lacunas, a junção p-n, diodos e transistores. Supercondutividade, o efeito Meissner, campos críticos, pares de Cooper e a teoria BCS, e supercondutores de alta temperatura.
- Física Nuclear (Física)Cartões de revisão sobre física nuclear. Propriedades dos núcleos: prótons, nêutrons, núcleons, número atômico e número de massa, isótopos, a unidade de massa atômica, o raio e a densidade nucleares, e a força nuclear forte. Energia de ligação nuclear, o defeito de massa, a energia de ligação por núcleon e a estabilidade do ferro-56. Decaimento radioativo, a lei de decaimento e a constante de decaimento, a meia-vida, a atividade, o becquerel e o curie, e a datação por carbono-14. Decaimento alfa, beta e gama, com suas mudanças em Z e A e seu poder de penetração. Fissão nuclear, reações em cadeia, massa crítica e o modelo da gota líquida. Fusão nuclear, a cadeia próton-próton no Sol e a reação deutério-trítio. Aplicações médicas e efeitos biológicos: tecnécio-99m, a imagem por PET, o gray, o rad, a eficácia biológica relativa e o sievert.
- Física de partículas e cosmologia (Física)Cartões de revisão sobre física de partículas e cosmologia. As quatro forças fundamentais, os seus alcances e intensidades relativas. Férmions e bósons; os seis quarks e as suas cargas fracionárias; hádrons, mésons e bárions; os seis léptons; os portadores de força (fóton, glúons, bósons W e Z, gráviton) e o bóson de Higgs; antipartículas e aniquilação. Leis de conservação: número bariônico, os três números leptônicos, a estranheza e as oscilações de neutrinos. Quarks: spin, carga de cor, confinamento, glúons e as evidências do espalhamento inelástico profundo. Aceleradores de partículas (Van de Graaff, acelerador linear, cíclotron, síncrotron, feixes em colisão, o LHC) e detectores. O modelo padrão: teoria eletrofraca, eletrodinâmica quântica, cromodinâmica quântica, diagramas de Feynman, partículas virtuais e teorias da grande unificação. Cosmologia: lei de Hubble, a constante de Hubble, o Big Bang como espaço em expansão, desvio para o vermelho cosmológico, a idade do universo, as épocas do universo primordial, a nucleossíntese primordial, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, e a energia escura e a matéria escura.