Cinemática: parte da física que
estuda os movimentos sem considerar suas causas, o lápis caiu, não importa o
que deu origem à queda. Apenas descreve o movimento dos corpos.
MOVIMENTO: um corpo está em movimento
quando muda de lugar no espaço no decorrer de um certo tempo em relação a certo
referencial.
O movimento uniforme ocorre
quando um móvel desloca-se em linha reta e com velocidade constante. No
movimento uniforme, o móvel percorre espaços iguais em intervalos de
tempo iguais.
Imagine a seguinte situação: um
veículo que se move em movimento uniforme, com velocidade de 20 km/h,
terá se deslocado de sua posição inicial em 10 km, em um intervalo de
tempo de 0,5 h (30 minutos). Em 1h, esse mesmo veículo terá se
distanciado de sua posição inicial em 20 km.
Todos os movimentos uniformes devem ocorrer em linha reta, já
que nesse tipo de movimento não há aceleração.
Entenda: para que um móvel sofra uma alteração em sua direção de deslocamento,
é necessário que uma força atue
sobre ele, imprimindo-lhe uma aceleração e fazendo com que o
móvel ganhe uma nova componente de velocidade.
Fórmulas do movimento uniforme
Confira algumas fórmulas utilizadas para descrever o movimento uniforme e entenda o significado de cada uma de suas variáveis:
Velocidade média
A
velocidade média de um móvel é dada pela razão do deslocamento (ΔS) no
intervalo de tempo em que o movimento ocorreu. O deslocamento (ΔS), por sua
vez, é dado pela diferença entre as posições final e inicial do móvel.
Na fórmula
da velocidade média, chamamos ΔS de deslocamento. O
deslocamento de um móvel pode ser facilmente calculado se soubermos de onde ele
saiu (S0 — posição inicial) e onde ele
chegou (Sf — posição
final) ao término do movimento, que é delimitado por um intervalo de tempo (Δt),
calculado pela diferença de tempo entre os instantes final e inicial (Δt =
tf – t0). Confira essa fórmula, de forma
mais detalhada, a seguir:
Unidades de medida da velocidade
A unidade de
medida da velocidade, de acordo com o Sistema Internacinal
(SI), é o metro por segundo (m/s).
Porém, existem outras unidades comuns, como o quilômetro por hora (km/h). É
fácil convertermos metros por segundo em quilômetros por hora. Para fazê-lo,
basta multiplicarmos ou dividirmos o módulo da
velocidade pelo fator 3,6, como mostra a figura a seguir:
Exercícios sobre movimento uniforme
1) Um
móvel parte da posição inicial S0 = - 15
m e, após 12 segundos, encontra-se na posição SF = 45
m.
a) Determine a velocidade média
desse móvel.
b) Determine a função horária da
posição do móvel.
c) Calcule a posição do móvel para
os instantes t = 0 s, t = 1 s, t = 2 s, t = 3 s e t = 4 s. Em seguida, construa
o gráfico de posição em função do tempo para esse movimento.
d) Classifique o movimento descrito
por esse móvel.
O resultado
indica que o móvel desloca-se 5 metros a cada segundo.
Uma partícula se desloca 5 km a cada 10 segundos. Determine
sua velocidade média em m/s.
5 km = 5000m
Vm = ΔS /Δt
Vm = 5000 / 10
Vm = 500 m/s
Vm = ΔS /Δt
Vm = 5000 / 10
Vm = 500 m/s
FORÇA: Força é o agente da dinâmica responsável por alterar o estado de repouso ou movimento de um corpo. Quando se aplica uma força sobre um corpo, esse pode desenvolver uma aceleração, como estabelecem as leis de Newton, ou se deformar. Existem diferentes tipos de força na natureza, tais como a força gravitacional, força elétrica, força magnética, força nuclear forte e fraca, força de atrito, força de empuxo etc.
Exemplos
Veja abaixo três
exemplos de como
calcular a força peso:
1. Qual o peso de um
corpo de massa 30 kg na superfície de Marte, onde a gravidade é igual a
3,724m/s2?
P = m . g
P = 30 . 3,724
P = 111,72 N
P = 30 . 3,724
P = 111,72 N
2. Calcule o peso de um
objeto de 50 Kg na superfície terrestre onde a gravidade é de 9,8m/s2?
P = m . g
P = 50 . 9,8
P = 490 N
P = 50 . 9,8
P = 490 N
3. Qual o peso de uma
pessoa de 70 Kg na lua? Considere que a gravidade na lua é de 1,6m/s2.
P = m . g
P = 70 . 1,6
P = 112 N
P = 70 . 1,6
P = 112 N
TRABALHO:
é a capacidade
que uma força tem de produzir deslocamentos, gastando para isso energia.
ENERGIA:
é a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho.
O carro, já meio velhinho,
parece não querer ajudar, então algumas pessoas se dispuseram a empurrá-lo.
Para a Física, enquanto o
carro não sair do lugar, não haverá trabalho, porém, no momento em que houver
deslocamento do corpo (no caso, o carro), podemos dizer que o sistema de forças
aplicado a ele está realizando trabalho.
Assim, para a Física, há
trabalho quando uma força provoca o deslocamento do corpo sobre o qual ela
atua.
Esse trabalho pode ser
positivo, como no exemplo anterior, em que o corpo é deslocado com o sentido de
aplicação da força.
Mas o trabalho também pode
ser negativo, quando a força aplicada tem sentido contrário ao deslocamento do
corpo, dificultando esse movimento.
Se trabalho está relacionado
aos efeitos das forças sobre o deslocamento dos corpos, uma relação simples nos
permitirá calcular esse trabalho realizado.
Unidade
de trabalho
Sabemos que no SI a força é
medida em newtons (N), e a distância em metros. A unidade de trabalho então
será:
1N . 1m = 1 unidade de
trabalho, denominada joule (J).
Ou seja, quando é exercida
uma força de 1N sobre um corpo, deslocando-o por 1m, dizemos que foi realizado
um trabalho de 1J.
POTÊNCIA: TRABALHO REALIZADO NA UNIDADE DE TEMPO.
Observe as duas situações
ilustradas. Em ambas a moça está subindo a escada e, portanto, realizando
trabalho (a força desloca o corpo).
Porém, em A, ela está de mãos
vazias e sobe a escada em poucos segundos, em B, ela carrega uma certa
quantidade de livros e gasta um tempo bem maior para subir. Portanto, as duas
situações são diferentes.
Quando relacionamos o
trabalho realizado ao tempo gasto para realizá-lo, dizemos que estamos
avaliando a potência desenvolvida.
Para calcular potência,
usamos uma relação bem simples:
Observe as duas situações
ilustradas. Em ambas a moça está subindo a escada e, portanto, realizando
trabalho (a força desloca o corpo).
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