Cinemática

A Mecânica é o ramo da Física que está relacionado com o estudo dos movimentos.

22/06/2020- 23:55:36
🚀 Postado por: Felipe Antunes

Por professor Ricardo Jacob

Habilidades principais 

H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. H20 – Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.

I - Cinemática Escalar

1. Repouso, Movimento e Referencial

Consideremos um motorista dentro de um carro que se move para a direita, e uma menina em pé, no acostamento. 

Tomando a menina como referência verificamos que a distância entre ela e o motorista varia com o tempo.
Neste caso, dizemos que o motorista está em movimento em relação a menina.

Supondo agora, que a menina esteja junto com o motorista no carro, e tomando a menina como referência, verificamos que a distância entre eles não varia com o tempo.

Neste caso, dizemos que o motorista está em repouso em relação a menina.

A menina, que tomamos como referência nos dois exemplos, é denominado referencial.

O referencial é indispensável para determinar a posição de um objeto e necessário para verificar se um objeto se movimenta ou está em repouso.

Repouso, Movimento e Referencial

2. Trajetória

É a linha determinada pelas diversas posições que um corpo ocupa no decorrer do tempo. É  importante lembrar que a trajetória depende do referencial adotado.

3. Posição escalar (S) e deslocamento escalar (ΔS)

Para localizarmos um corpo num determinado instante, adotamos arbitrariamente um ponto O sobre a trajetória, ao qual chamaremos 

de origem das posições, e orientamos a trajetória positivamente, por exemplo, para a direita a partir de O

Para conhecer a posição do corpo (S) num certo instante, precisamos conhecer a sua distância em relação ao ponto O. Essa posição será positiva se o corpo estiver à direita da origem e negativa se estiver à esquerda. 

O deslocamento escalar é dado pela diferença entre a posição escalar final e a posição escalar inicial. Logo: 

Na trajetória a seguir, temos:

» A posição do corpo no instante t = 0h é So = 10km;
» A posição do corpo no instante t = 1h é S = 50km;
» O deslocamento escalar no ?t=1h é ?S=50−10=40km;
» Caso o corpo estivesse na origem das posições, sua posição é S= 0.
» Caso a posição final seja igual a inicial (S=So) o deslocamento escalar é zero.

4. Velocidade escalar média

 ? t ? Δ t = t - t o  ⇒ Intervalo de tempo ? Caso o corpo caminhe em um único sentido e em linha reta, a distância percorrida será igual ao deslocamento escalar. 

No sistema internacional (SI) a unidade de velocidade é m/s, mas também é comum utilizarmos o km/h

5. Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

Um corpo é dotado de movimento uniforme, quando percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais.

MRU⇒ velocidade constante

1) Função Horária da Posição

S SO+v t

2) Gráficos da Função Horária da Posição

6. Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

É o quociente entre a variação de velocidade (?V) pelo intervalo
de tempo (?t) correspondente.

⇒ Movimento Acelerado:
Um movimento é denominando acelerado quando o módulo da
velocidade aumenta no decorrer do tempo. Isso ocorre quando a
velocidade e a aceleração têm o mesmo sinal.
⇒ Movimento Retardado:
Um movimento é denominado retardado, quando o módulo da
velocidade diminui no decorrer do tempo. Isso ocorre quando a
velocidade e a aceleração têm sinais contrários.

7. Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

É o movimento em que a velocidade escalar varia com o tempo
e a aceleração escalar permanece constante não nula.

MRUV ⇒ aceleração constante

a) Função Horária da Posição:

b) Função Horária da Velocidade: v =vo + a t

c) Equação de Torricelli:

Onde:
⇒ S = posição final
⇒ So = posição inicial
⇒ v = velocidade final
⇒ vo = velocidade inicial
⇒ a = aceleração
⇒ t = instante final
⇒ 
ΔS = variação da posição ou deslocamento escalar.

Obs.: Em todas as equações o instante inicial foi considerado zero (t = 0). Caso exista necessidade de fazer o instante inicial diferente de zero, substitua t por (t- to )
nas equações.

8. Queda livre

É a queda de um corpo no vácuo, que é diferente da queda no ar.

Para pequenas alturas, podemos considerar a queda livre como um movimento retilíneo uniforme variado (MRUV).

A aceleração da gravidade não é a mesma em todos os lugares da Terra. Ela varia com a latitude e altitude.
Para facilitar os cálculos, usaremos, muitas vezes, o valor g =10m/s2.

Sendo a queda-livre um M.R.U.V., é evidente que podemos aplicar as mesmas equações estudadas anteriormente.

Corpos abandonados num mesmo local e na mesma altura em relação ao solo demoram o mesmo tempo para chegar ao solo, independentemente de suas massas.

⇒ A velocidade de um corpo tem o mesmo módulo quando ele passa pelo mesmo ponto na subida e na descida.
⇒ O intervalo de tempo decorrido entre as passagens por dois pontos determinados é o mesmo na subida e na descida.
Podemos então concluir que o tempo de subida é igual ao tempo de descida

Ts=Td

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