Energia e uma grandeza escalar ou vetorial

As grandezas dizem respeito a tudo aquilo que pode ser medido e podem ser classificadas em escalares ou vetoriais.

Uma grandeza é tudo aquilo a que se pode atribuir um valor numérico e uma unidade de medida. Em outras palavras, grandeza é tudo aquilo que pode ser medido. A atribuição de valores para as grandezas é feita por meio de padrões estabelecidos ou regras que podem ser reproduzidas em laboratório. Após os padrões para a determinação das grandezas serem estabelecidos, as unidades de medida são escolhidas.

Na década de 60, existiam grandes quantidades de sistemas e padrões de medida, cada um com suas unidades próprias, o que dificultava, por exemplo, a produção científica, haja vista a complicação de se conhecer todos os padrões e sistemas propostos. Buscando padronizar as unidades de medida das grandezas, a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) criou o Sistema Internacional de Unidades (SI). O SI estabelece quais são as unidades e os padrões necessários para a determinação de cada medida. Além disso, foram determinadas unidades consideradas fundamentais e, a partir destas, derivam todas as demais. A tabela abaixo mostra as grandezas fundamentais consideradas pelo SI e suas unidades de medida e símbolos.

Podemos citar como exemplo de grandeza derivada a força. A unidade de medida de força é o newton (N), que advém das unidades de comprimento, massa e tempo.

  • Grandezas Escalares

As grandezas escalares são aquelas que podem ser completamente caracterizadas apenas com um número seguido de uma unidade de medida. É o caso, por exemplo, da massa. Ao dizermos que um objeto possui 10 kg, a informação foi completamente passada e não há necessidade de complemento. Assim, podemos entender que essa grandeza é escalar.

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Temperatura, massa, tempo, energia, etc., são exemplos de grandezas escalares. O tratamento dessas grandezas é algébrico, isto é, as operações envolvendo grandezas escalares podem ser feitas normalmente.

  • Grandezas Vetoriais

As grandezas vetoriais precisam de três informações para serem completamente caracterizadas: módulo, direção e sentido. O módulo corresponde ao valor numérico da grandeza; a direção é a reta de atuação (horizontal, vertical e diagonal); e o sentido determina como a grandeza atua em determinada direção (direita, esquerda, para cima etc).

Se dissermos que uma força de 50 N empurrou um objeto, precisamos dizer para onde esse objeto foi empurrado. Ao mostrar apenas o valor numérico, a informação fica incompleta. Podemos afirmar, por exemplo, que uma força de 50 N empurrou um objeto na horizontal e para a direita.

O vetor é o representante das grandezas vetoriais e é quem indica as três características de uma dada grandeza vetorial. A figura abaixo mostra duas forças que atuam sobre um objeto de massa M. A partir dos vetores (setas) que representam as forças F1 e F2, podemos dizer que o movimento é horizontal, para a direita e que F1 > F2. Força, velocidade, aceleração, etc., são exemplos de grandezas vetoriais.

As operações envolvendo esse tipo de grandeza são chamadas de vetoriais. Por isso, nem sempre uma força de 4 N somada à outra força de 4 N resultará em uma força de 8 N. Para saber mais sobre as operações vetoriais, leia os seguintes textos: operações básicas envolvendo vetores, operações com vetores e decomposição de vetores.

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre as grandezas vetoriais, que possuem módulo, direção e sentido, e das grandezas escalares, que possuem apenas módulo. Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior

Assinale a alternativa que contém apenas grandezas vetoriais.

a) Aceleração, velocidade, força, impulso, empuxo e trabalho.

b) Trabalho, aceleração, campo magnético, força centrípeta e temperatura.

c) Momento linear, campo magnético, campo elétrico e força.

d) Quantidade de movimento, campo magnético, energia e tempo

e) Energia, massa, peso, empuxo, campo elétrico e velocidade.

Cotidianamente as grandezas massa e peso são confundidas como se fossem exatamente iguais. Assinale a alternativa que indica corretamente a diferença entre massa e peso.

a) A massa é a quantidade de matéria de um corpo, por isso, é uma grandeza vetorial. O peso é a força com a qual o corpo é atraído pela Terra, por isso, é uma grandeza escalar.

b) O peso de um corpo é a força com a qual ele é atraído pela Terra, sendo, por essa razão, uma grandeza vetorial. A massa é a quantidade de matéria que compõe o corpo e é uma grandeza escalar.

c) Massa e peso são grandezas vetoriais. A diferença é que a definição de peso leva em consideração a aceleração da gravidade.

d) O peso é fruto do produto da massa pela gravidade, e a massa é fruto do produto do peso pela gravidade.

e) Todas as alternativas estão incorretas.

Ao perguntar a diferença entre grandezas escalares e vetoriais, um professor de Física obteve as seguintes respostas:

João: As grandezas escalares possuem apenas valores numéricos. Já as vetoriais possuem, além de valor numérico, direção e sentido. Força e aceleração são exemplos de grandezas vetoriais. Massa e empuxo são exemplos de grandezas escalares.

Pedro: As vetoriais têm duas características: módulo e direção. As escalares possuem apenas valor numérico. Força e velocidade são vetoriais. Massa e tempo são escalares.

A partir das respostas dos alunos, marque a alternativa correta:

a) Pedro e João estão corretos.

b) Somente João está correto.

c) Somente Pedro está correto.

d) João errou as definições e acertou os exemplos, e Pedro errou os exemplos e acertou as definições.

e) João acertou as definições e errou ao dar os exemplos. Pedro acertou os exemplos e errou ao dar as definições.

A imagem a seguir mostra o deslocamento de uma partícula. Marque a alternativa correta sabendo que o caminho AB possui 3 mm, BC possui 4 mm e que as retas AB e BC são perpendiculares.

a) O deslocamento vetorial da partícula é 7 mm.

b) A distância total percorrida pela partícula é 7 mm, e o deslocamento é 5 mm.

c) Tanto a distância total percorrida quanto o deslocamento da partícula são iguais a 7 mm.

d) A determinação do deslocamento vetorial é dada pela soma das distâncias AB e BC.

e) Mesmo que o ângulo entre as retas AB e BC fosse diferente, o deslocamento vetorial seria igual a 5 mm.

Letra C.

As grandezas vetoriais são aquelas que possuem módulo, direção e sentido. As grandezas que possuem apenas valor numérico (módulo) são chamadas de escalares.

a) Errada. Trabalho é uma quantidade de energia, por isso, é uma grandeza escalar.

b) Errada. Trabalho e temperatura são escalares.

c) Correta.

d) Errada. Energia e tempo são escalares.

e) Errada. Energia e massa são escalares.

Letra B.

A força peso é o produto da massa pela aceleração da gravidade e é uma grandeza vetorial. A massa de um corpo é a quantidade de matéria que o compõe e é uma grandeza de tratamento escalar.

Letra E.

As definições dadas por João estão corretas. O erro cometido por ele foi classificar o empuxo como uma grandeza escalar. Os exemplos dados por Pedro estão corretos, mas ele cometeu erro ao dizer que as grandezas vetoriais possuem apenas módulo e direção, uma vez que o correto é módulo, direção e sentido.

Letra B.

A distância total percorrida é a soma de cada uma das etapas feitas pela partícula, ou seja:

AB + BC = 3 mm + 4 mm = 7 mm

O deslocamento é a reta que une o ponto de partida ao ponto de chagada. Assim, a figura formada é um triângulo retângulo, e a hipotenusa desse triângulo corresponde ao deslocamento AC da partícula. Aplicando o teorema de Pitágoras, temos:

AC2 = AB2 + BC2

AC2 = 32 + 42

AC2 = 9 + 16

AC2 = 25

AC = 5 mm

Por que a energia é uma grandeza escalar?

A primeira é a grandeza física escalar. Trata-se da grandeza que possui somente intensidade e não precisamos de nenhuma outra informação sobre ela. Isto é, ela só possui um valor, que é seguido por sua unidade de medida.

Como saber se é escalar ou vetorial?

As grandezas podem ser divididas em dois tipos: Grandezas escalares: Necessitam apenas do valor numérico (módulo) para serem compreendidas. Exemplos: massa, temperatura, distância, área, volume, tempo, etc. Grandezas vetoriais: Além do módulo, necessitam da direção e do sentido para serem compreendidas.

Quais são as grandezas vetoriais?

São grandezas vetoriais: Velocidade, Aceleração, Força, Deslocamento, Empuxo, Campo elétrico, Campo magnético, Força peso, etc.

São as grandezas escalares?

As grandezas escalares são aquelas que podem ser completamente caracterizadas apenas com um número seguido de uma unidade de medida. É o caso, por exemplo, da massa.

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