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Análise Dimensional, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Análise Dimensional

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 18/12/2009

wagner-angelo-da-silva-11
wagner-angelo-da-silva-11 🇧🇷

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Ricieri www.prandiano.com.br REMÉDIO PARA VESTIBULAR
Copyright
©
1989 by A. P. Ricieri
“ EM ALGUM LUGAR DO PAÍS ”
- Tenho uma entrevista marcada com o dono da fábrica.
- Qual dos dois? Dr. Simplício ou Dr. Veiga?
- Dr. Simplício.
- Quem devo anunciar, por favor?
- Salviato, Salviato Couto Bitola.
- Muito bem, "seu" Salviato. Pode entrar que o Dr. Simplício irá atendê-lo neste
instante.
Dizendo um eloqüente "muito obrigado", o visitante (parecia um vendedor, pois
carregava uma valise enorme) adentrou o escritório de um dos proprietários da
empresa e foi logo disparando nos ouvidos do empresário:
- Quero propor-lhe um negócio da China, aliás, do banheiro. Que tal suas vendas de
papel higiênico aumentarem em cinqüenta por cento?
- O senhor é mágico? perguntou ironicamente o Dr. Simplício, Simplício Galileu da
Silva, o advogado.
- Não se trata de mágica, mas de um dispositivo administrativo muito importante:
Marketing direcionado.
- Marketing direcionado?
- O doutor sabia que existe no mercado um consumo muito grande por parte dos
estudantes, principalmente vestibulandos, de velas, patuás, fitas e incensos?
Acreditam que essa parafernália toda lhes ajude nas provas.
- Mas...
- Tenho certeza. Ensino já há vinte e cinco anos. Observo esse comportamento desde
quando lecionava nos cursos de segundo grau.
- Professor...
- Inclusive fui homenageado várias vezes.
- Professor Salviato, confesso que não estou entendendo nadinha do que o senhor
está falando, perdoe-me...
- As fórmulas!
- Que fórmulas, professor?
- O terror dos alunos e alunas, o terror dos estudantes do mundo.
- Terror?
- Os vestibulandos têm verdadeira obsessão por decorar fórmulas, Dr. Simplício.
- Mas são obrigatórias as fórmulas para resolver problemas, professor.
- Ah! Sem elas estão perdidos! São fundamentais. Por isso é que a molecada fica
horas decorando as tais fórmulas, doutor.
- E daí? O que minha fábrica de papel higiênico tem a ver com problemas
educacionais?
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Baixe Análise Dimensional e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!

Copyright © 1989 by A. P. Ricieri

“ EM ALGUM LUGAR DO PAÍS ”

  • Tenho uma entrevista marcada com o dono da fábrica.
  • Qual dos dois? Dr. Simplício ou Dr. Veiga?
  • Dr. Simplício.
  • Quem devo anunciar, por favor?
  • Salviato, Salviato Couto Bitola.
  • Muito bem, "seu" Salviato. Pode entrar que o Dr. Simplício irá atendê-lo neste instante. Dizendo um eloqüente "muito obrigado", o visitante (parecia um vendedor, pois carregava uma valise enorme) adentrou o escritório de um dos proprietários da empresa e foi logo disparando nos ouvidos do empresário:
  • Quero propor-lhe um negócio da China, aliás, do banheiro. Que tal suas vendas de papel higiênico aumentarem em cinqüenta por cento?
  • O senhor é mágico? perguntou ironicamente o Dr. Simplício, Simplício Galileu da Silva, o advogado.
  • Não se trata de mágica, mas de um dispositivo administrativo muito importante: Marketing direcionado.
  • Marketing direcionado?
  • O doutor sabia que existe no mercado um consumo muito grande por parte dos estudantes, principalmente vestibulandos, de velas, patuás, fitas e incensos? Acreditam que essa parafernália toda lhes ajude nas provas.
  • Mas...
  • Tenho certeza. Ensino já há vinte e cinco anos. Observo esse comportamento desde quando lecionava nos cursos de segundo grau.
  • Professor...
  • Inclusive fui homenageado várias vezes.
  • Professor Salviato, confesso que não estou entendendo nadinha do que o senhor está falando, perdoe-me...
  • As fórmulas!
  • Que fórmulas, professor?
  • O terror dos alunos e alunas, o terror dos estudantes do mundo.
  • Terror?
  • Os vestibulandos têm verdadeira obsessão por decorar fórmulas, Dr. Simplício.
  • Mas são obrigatórias as fórmulas para resolver problemas, professor.
  • Ah! Sem elas estão perdidos! São fundamentais. Por isso é que a molecada fica horas decorando as tais fórmulas, doutor.
  • E daí? O que minha fábrica de papel higiênico tem a ver com problemas educacionais?

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  • Como o senhor deve saber, os vestibulandos não podem perder tempo... sequer paras ir ao banheiro! É aqui que a sua fábrica entra.
  • Onde?
  • Vamos aproveitar o tempo gasto pelos estudantes no banheiro para instruí-los!
  • Ah! O senhor pretende colocar em cada banheiro do Brasil um professor?!
  • O doutor está enganado.
  • Puxa vida, professor!
  • Marketing. Marketing direcionado, Dr. Simplício.
  • Ora! Que merda de Marketing é esse, professor Salviato?
  • Vamos estampar no papel higiênico todas as fórmulas de que os estudantes precisam para passar no vestibular. A cada dez centímetros, uma fórmula gravada em negrito. Fórmulas de Física, de Química e de Matemática impressas no papel higiênico!
  • Professor...
  • Mas não é só isso, não.
  • Ah! Não...
  • Cada fórmula será acompanhada de uma frase engraçada ou curiosa que os ajudará a decorá-la.
  • Fórmulas com frases?
  • É o segredo para aumentar as vendas do seu papel, doutor. O professor Salviato, muito empolgado, abriu então sua valise de vendedor experimentado e tirou um calhamaço de fórmulas misturadas com frases aparentemente sem sentido:

R =

m V

q B

“Rabibi, me vê um quibe”

V =

R

3

“Vilma, cadê o terço do Pirocubo?”

= fd

“Lambida na ferida”

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y - y = m (x - x )

o o

“Yoiô mixou”

Q = MC T

“Que macete!”

f = 10 Hz

“Dez Hondas por Zegundo”

PV = nRT

“Por você nunca rachei tanto”

  • O doutor não gostou das frases? Posso torná-las cômicas. Que tal (PV = nRT): Puta velha não recusa tarado...?
  • Muito bem, professor Salviato. Então acredita que o conhecimento das exatas está associado a saber fórmulas e mais fórmulas? O senhor está convencido de que passar no vestibular é uma simples questão de memória?
  • E o senhor duvida disso?
  • Olhe, para falar a verdade, acho que sua idéia poderá incrementar as vendas de papel higiênico. No entanto, seus conceitos sobre educação são equivocados, desculpe-me.
  • Equivocados? -Sim, equivocados! Ao defender a idéia de que é fundamental conhecer uma bendita fórmula para resolver um problema, o professor comete um grande equívoco.
  • Dr. Simplício, o diploma que está atrás do senhor - apontou-o na parede - não lhe confere autoridade para falar de educação.
  • Em nenhum momento de nossa conversa me esqueci de que sou advogado, isto é, proprietário de uma fábrica de papel higiênico. Mas isso não impede que eu prove

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para o professor que qualquer pessoa de bom senso pode resolver esses problemas de colégio com que está preocupado.

  • Qualquer pessoa que tenha na cabeça as fórmulas - complementou o professor com ironia.
  • Que fórmula nada, professor. Isso é pura bitola. Basta raciocinar e pronto, temos a solução dos problemas...
  • Ah! Então se eu der um problema do último vestibular o doutor resolve?
  • Acho que sim. Dependendo do problema - respondeu o advogado com insegurança e nervosismo.
  • Custa-me crer que um profissional de humanas possa resolver uma questão de Física.
  • Descartes era um homem de humanas ou de exatas!?
  • Sim, mas ele...
  • Ele não só transformou a Filosofia, como também a Matemática de sua época, caro professor.
  • Os tempos são outros.
  • A verdade é que o tipo da sociedade na qual vivemos não induz ninguém a pensar.
  • Pensar?
  • Tenho certeza, professor Salviato, de que a maioria dos homens e mulheres que se dedicam às ciências exatas nunca pararam para pensar sobre o significado de resolver um problema. Buscam respostas pelo modo robotizado, usam a fórmula e pronto.
  • Vejo que o senhor tem uma solução apropriada para os estudantes do Brasil!
  • Não estou afirmando ter solução alguma. Simplesmente não gostaria de que os jovens tivessem uma educação passiva. Como eu tive. É terrível.
  • Só por curiosidade, Dr. Simplício, pode me explicar o que o senhor entende por problema de Física?
  • No meu modesto...
  • Modesto?
  • Modesto, sim, replicou o advogado com certa arrogância. Como eu estava dizendo ao professor, no meu modesto modo de entender o universo de raciocínio de exatas, um problema de Física, por exemplo, resume-se grosseiramente a um conjunto de informações formado por palavras e números.
  • Conjunto de informações, doutor?
  • Sim, um conjunto de números...

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  • Olhe, Dr. Simplício, as coisas não são assim, desabafou o professor Salviato, surpreso com aquela afirmação desconcertante.
  • Ah! Não? Então, qual é, na sua opinião de educador, a diferença entre o aluno que recebe um texto recheado de valores numéricos "Q", "C" e " T", junto da fórmula Q =MC T ("Que macete!") e o macaco ao qual o treinador dá um "Quadrado", um "Círculo" e um "Triângulo" de plástico com certo tabuleiro cheio de orifícios?
  • Não entendi, doutor?
  • O professor não entendeu?!
  • Não! Respondeu inconsolável o professor.
  • Ao seu aluno você pede para colocar, na fórmula, cada valor no seu devido lugar. E o treinador?
  • O treinador?
  • O treinador do macaco, professor!
  • Sei lá que treinador é esse?
  • O de macaco, professor!
  • Não faço a mínima idéia.
  • Ele ordena que o animal também coloque cada peça no seu devido orifício, resolvendo assim o problema proposto.
  • Não é bem assim, Dr. Simplício!
  • É assim mesmo, prof. Salviato, e como exemplo considere: O advogado fez um novo esquema:

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Só falta o "Hú, Hú, Hú" do chimpanzé, completou o advogado afrouxando a gravata.

  • Criticar é fácil. Quero ver apontar um caminho para o ensino.
  • Não pense o senhor que conheço o tal caminho. Há muito sacrifiquei o educador que havia dentro de mim. Simplesmente frustrou-me o tipo de ensino que tive nas escolas da vida. Meu sonho de infância era ser matemático.
  • Matemático, o senhor?
  • Desisti da idéia quando conheci meu primeiro professor de Física, no segundo grau, que afirmava a todo instante a obrigação dos profissionais de Exatas: decorar as malditas fórmulas. Porra, professor, isso foi a gota! Optei pela advocacia.
  • Então o doutor se considera um homem frustrado!
  • Não estou me rotulando disso ou daquilo. Sei, apenas, que fui vítima de um equívoco educacional e isso destilou em mim o amargo e derradeiro sabor do fracasso. Considerava-me incompetente. E esse sentimento nem o tempo foi capaz de reverter.
  • Salários, doutor. Simplesmente salários!
  • Tenho certeza, professor. É esta a única justificativa que encontro para o estupro mental do qual desgraçadamente fui vítima.
  • E o padrão do ensino vai piorar ainda mais, é questão de tempo. O doutor verá.
  • Já me convenci disso há alguns minutos, professor.

Embora percebendo, que a resposta do Dr. Simplício fora para ofendê-lo, o professor Salviato não mudou o rumo da conversa.

  • O doutor se incomodaria de voltar a discutir a minha proposta de estampar fórmulas nos rolos de papel higiênico?
  • É esta a sua solução para o ensino? Não há outro modo? Algo mais inteligente, meu caro professor Salviato?
  • Se há, ninguém me contou, embora minutos atrás acreditei, por alguns instantes, que fosse ouvir uma proposta nova.
  • Mas eu posso apresentá-la!
  • Vamos lá, então. Estou atento, doutor advogado.
  • Sempre que vejo um problema de Física imediatamente me lembro de que vocês de exatas trabalham com números. E estes, como sabemos, só podem ser reunidos mediante quatro critérios: adição, subtração, multiplicação e divisão.
  • Engraçado, quando pego um texto, ocorre-me que vocês de humanas, lidam com palavras, e elas só podem ser unidas através de artigo, sujeito, verbo e predicado.
  • Exatamente, professor. É isso aí. Perfeita a sua comparação entre nossas áreas de conhecimento. Simplesmente perfeita.

Copyright © 1989 by A. P. Ricieri

  • E se eu der cinco possíveis respostas?
  • Aí é covardia, respondeu com confiança o advogado.
  • Quero ver, retrucou o professor.
  • Experimente.
  • Digamos, doutor:

a) 200 N^ b)60 N^ c)35 N d) ...

C C C

  • Pode parar, professor. O senhor quer ouvir: 50

N

C

O vendedor de fórmulas ficou surpreso com a resposta relâmpago do advogado.

  • Quer dizer que só acerta problemas de múltiplas escolha, retrucou ironicamente o professor.
  • Claro que não.
  • Pelo visto pode adivinhar a resposta?
  • Também não, professor. Basta saber qual é a dimensão em que deve ser dada a resposta. Se é N/C, então F=100N, dividi q=2C.
  • Tudo bem. Quer fazer outro, doudor?
  • Vamos lá, professor.

π

  • Uma espira de cobre é percorrida por uma corrente elétrica de 2A. Sabendo que o diâmetro é 4 m e que a constante de permissividade magnética do vácuo é dada por:

4 x 10 -7 (^) Tm A

qual será o valor da intensidade do campo magnético no centro da espira?

  • Professor, já faz um tempão que saí da escola. Eu não me lembro da dimensão de campo magnético.
  • E se eu disser as possíveis respostas?
  • Elementar, professor!
  • 10T, 20T,...
  • Simples, muito simples. Então terei de agrupar ( dividindo e multiplincado ) os tais números fornecidos, de modo a obter uma resposta em "T".
  • Tesla! Foi uma homenagem ao físico Tesla, doutor.
  • Já esqueci o nome desse cara.
  • Não importa. Já sabe a resposta, Dr. Simplício?

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  • Dividir (constante) por 4 m (diâmetro) e multiplicar o resultado por 2A (corrente) isso dá (resultado).
  • Exatamente, disse com espanto o professor Salviato.
  • Multiplicando e dividindo, eliminamos as letrinhas "A" e "m" e achamos a resposta em "T", completou o advogado.
  • Tesla, Doutor
  • Sim em "T" de Tesla, professor.
  • O senhor é esperto ,porém vamos ver se consegue calcular a força em N que age sobre uma carga de 0.01C colocada entre as armaduras de um capacitor que distam 0,2m onde age uma diferença de potencial eletrostático de 120Nm/C.
  • Cansei dessa brincadeira, professor Salviato.
  • Percebo, então, que o doutor teve sorte nos problemas anteriores, já que não sabe fazer esse?
  • Não disse que não sei... encheu meu saco essa conversa... estou perdendo o tempo...
  • Como sempre falo: não se pode ganhar todas as vezes!
  • Você venceu, professor. Tenho de construir N.
  • É isso mesmo, doutor.
  • Quais são os números?
  • Dei os seguintes valores ao doutor:
  • Desses números que você escreveu no papel, observo que V contêm "N". Para eliminar (cancelar) as grandezas "m" e "C", basta multiplicar V por q e dividir por d :

O professor Salviato aprendeu uma lição de vida e de Física com o advogado, Dr. Simplício. Este, de modo interessante, mostrou-lhe que as fórmulas não devem ser colocadas como o ELEMENTO PRINCIPAL na solução de um problema. Na verdade, a técnica que o Dr. Simplício utilizou é conhecida já há muito tempo pelos de exatas: Análise Dimensional: Ela tem ajudado engenheiros e cientistas (por que não os alunos?), a resolver seus problemas de modo prático, sem recorrer a esta ou aquela bitola.

4 x 10 -7T^ __ Am 2 x 10 -7T

q = 0,01C, d = 0,2m, V = 120 Nm

C

Uq d ; = F

120 Nm. ______________C

0,01 C 0,2m =6,0 N

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  1. (FUVEST) Uma massa de gás ideal sofre uma variação de volume de num processo de aquecimento isobárico a pressão de.

5x10 m -3^3

5x10 N/m^6 Qual é o trabalho mecânico realizado pelo gás?

a) 25 x 10 Nm

b) 11 x 10 Nm

) 90 x 10 Nm

30 x 10 Nm

20 x 10 Nm

3

4

3

2

5

c

d)

e)

1. Dados 2. Construir

P = 5 x 10^6 N^ Nm m^2 V = 5 x 10 m -3^3

3. Conexão Multiplicar P por V : . 5x10 m = 25x10 Nm

-3 3 3 5 x 10

6 N m 2

4. Resposta 5. Fórmula Alternativa: a P v =

Copyright © 1989 by A. P. Ricieri

  1. (FATEC) Em um lago, o vento produz ondas periódicas que se propagam com a velocidade de 2m/s. O comprimento da onda é 10m. Determine o período de oscilação do barco:

a) 3s b) 6s c) 5s d) 4s e) 9s

1. Dados 2. Construir

= 10 m

S

V = 2 m s

3. Conexão cancela “m”. 4. Resposta 5. Fórmula Alternativa: c

__

V

= T

= 5s

m

s

10m

Di vidir por v:

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  1. (E.U.B) O esquema gráfico desenhado abaixo representa a variação da temperatura de uma substância sólida em função do calor por ela absorvido. Sendo a massa do corpo de 5g, o calor latente de fusão da substância vale:

a)6, cal g

200 cal Q

T

b)40 cal g cal g

c)

d)10 cal g cal g e)

1. Dados 2. Construir

cal

g

Q=200 cal m=5g

3. Conexão Dividir Q por m :

200cal 5g

cal g

=^40

4. Resposta 5. Fórmula

Q m

Alternativa: b =^ LF

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  1. (FAAP) Uma corda de nylon de densidade linear 0,1 kg/m está tracionada por uma força de 160 kg m/s². Calcule a velocidade de uma onda mecânica transversal que pode ser produzida nesta corda.

onda

1. Dados 2. Construir

F = 0,1 kg m

m s^2

= 160 kg (^) m s

3. Conexão Eis um problema inteligente. Pede-se a velocidade em "m/s". Então, para eliminar kg, basta dividir F por : 1600 m²/s². Porém, para se ter "m/s", é necessário extrair a raiz quadrada: 4. Resposta 5. Fórmula

m s

Velocidade de 40 = v F

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  1. (FUVEST) Uma gota de água, com massa , eletrizada com carga . , está em equilíbrio no interior de um capacitor de placas paralelas e horizontais, conforme o esquema abaixo. Para g = 10 N/kg. Calcule o valor da intensidade do campo elétrico entre as placas do capacitor.

m = 0,80 x 10 Kg - q = 16 x 10 C

a) 5 x 10 N/C

b) 2 x 10 N/C

c) 7 x 10 N/C

d) 2 x 10 N/C

e) 5 x 10 N/C

9

6

5

7

8

q

E

1. Dados 2. Construir m = 0,80 x 10 Kg

q = 16 x 10 C^ -

g = 10 (^) kgN N C

3. Conexão

Multiplicar g por m para eliminar "Kg":

-9 - 10 N^. 0,80 x 10 Kg = 8,0 x 10 N

Kg

Dividir o resultado anterior por q :

= 5 x 10 N C

-9 9

-

8 x 10 N 16x10 C

4. Resposta 5. Fórmula

Alternativa: a gm

q

= E

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  1. (MACKENZIE) Uma canalização tem área de secção transversal de 250cm². Sabendo que esta transporta água com um fluxo constante de 5 litros por segundo (5 litro/s), pergunta-se qual é a velocidade do escoamento? (1 litro = 1.000 cm³)

a) 50 cm/s b) 40 cm/s c) 10 cm/s d) 30 cm/s e) 20 cm/s

1. Dados 2. Construir

cm s

A=250 cm²

Z=5 litro/s = 5.000 cm³/s

3. Conexão Basta dividir Z por A para se ter "cm" no numerador e "s" no denominador:

2^ = 20

5 000

250 cm

cm s

cm^3 ________s

4. Resposta 5. Fórmula Alternativa: e Z A

= v