Unidade I: Cinemática

Cinemática é a parte da Física que estuda os movimentos sem levar em conta suas causas.

Conceitos fundamentais:

Movimento e repouso

Movimento e repouso são conceitos relativos, isto é, dependem de um referencial.

Escolhido um referencial, para saber se um corpo está em repouso ou em movimento basta verificar se a posição do corpo varia ou não no decorrer do tempo.

Um corpo está em movimento quando sua posição em relação a um referencial varia no decorrer do tempo; caso contrário, está em repouso.

Partícula ou ponto material

É todo o corpo cujas dimensões são desprezíveis no estudo de um movimento.

Trajetória

É a linha geométrica que representa o caminho descrito por uma partícula em movimento (móvel) em relação a um dado referencial.

A trajetória pode ser retilínea ou curvilínea, porém depende sempre do referencial adotado.

Posição ao longo de uma trajetória

Para localizarmos um móvel sobre sua trajetória, precisamos primeiro estabelecer um referencial, depois orientá-la .

A medida algébrica (positiva ou negativa) do segmento que vai da origem (0) até o ponto considerado representa a posição da partícula e a representamos pela letra S.

Velocidade escalar média (V_m)

Considere uma partícula em movimento na trajetória esquematizada a seguir e ocupando as posições indicadas em cada instante.

No instante inicial t₁, a posição inicial é S₁

No instante final t₂, a posição final é S₂.

O intervalo de tempo ∆t é a diferença entre o instante final t₂ e o instante inicial t_1.            ∆t = t₂ - t₁

A variação de posição  ∆S é a diferença entre a posição fina S₂ e a posição inicial S₁.

∆S = S₂ - S₁

Velocidade escalar média é a relação entre a variação de posição ∆S  e o correspondente intervalo de tempo  ∆t.

Unidade de medida de velocidade, no SI a unidade de velocidade é o metro por segundo (m/s), embora se use freqüentemente o quilometro por hora (km/h). Então precisamos transformar de km/ para m/s e vice -versa.

Velocidade instantânea

Velocidade instantânea significa velocidade num dado instante e não num intervalo de tempo.é aquela marcada pelos velocímetros dos carros.

Sinal da velocidade

O sinal da velocidade está relacionado com o sentido de movimento do móvel.

*A velocidade é positiva quando o móvel se move no sentido dos espaços crescentes. Nesse caso, o movimento é chamado progressivo.

*A velocidade é negativa quando a partícula se move no sentido dos espaços decrescentes. Nesse caso, o movimento é chamado retrógrado.

Aceleração escalar media (a_m)

Quando a velocidade de um móvel varia no decorrer do tempo, dizemos que ele sofreu aceleração.

Aceleração escalar média é a relação entre a variação de velocidade pelo correspondente  intervalo de tempo.

A unidade de medida de aceleração são as unidades de velocidade m/s dividida pela unidade de tempo s. No SI a unidade de aceleração é o m/s/s ou m/s²(metro por segundo ao quadrado)

Movimento acelerado e retardado

Um movimento é acelerado quando a velocidade instantânea aumenta em valor absoluto no decorrer do tempo.

Um movimento é  retardado quando a velocidade instantânea  diminui em valor absoluto no decorrer do tempo.

Como tanto a velocidade quanto a aceleração podem ser positivas ou negativas, é necessário o máximo cuidado ao se caracterizar um movimento como acelerado ou retardado.

A maneira mais prática é verificar o sinal das duas, assim temos:

Movimento acelerado -  aceleração e velocidade tem o mesmo sinal

Movimento retardado – aceleração e velocidade tem sinais contrários.

Exercícios:

1.O prédio em que se localiza sua escola está em movimento em relação a Terra? E em relação ao Sol?

2. Quando um corpo pode ser considerado ponto material ou partícula?

3.Quando um móvel está em movimento?

4. Quando um móvel está em repouso?

5. Um corpo pode estar em movimento e em repouso  ao mesmo tempo? Justifique sua resposta.

6. O que é velocidade escalar média?

7. Quando um movimento é progressivo?

8. Quando um movimento é retrógrado?

9. A posição de um móvel varia com o tempo, conforme tabela:

t(s)	0	1	2	3	4	5
S(m)	3	4	7	12	19	28

Determine: a)a posição inicial; b)a posição no instante 3s; c)a distancia percorrida entre os instantes 1s e 4s; d) se o movimento é progressivo ou retrógrado;e)a velocidade média entre 1s e 4s.

10. Um carro se move durante 4 horas, percorrendo uma distancia de 360 quilômetros. Qual foi a velocidade escalar média do carro? Transforme esta velocidade para m/s.

11. Um atleta em pista retilínea corre 90 m em 10s. Qual a velocidade escalar média do atleta? Transforme esta velocidade para km/h.

12. Às 15h45min, um caminhão passa pelo marco 20 km de uma rodovia. Às 16h15min, o mesmo caminhão passa pelo marco 50km. Calcule: a) a distancia percorrida  pelo caminhão; b) o intervalo de tempo gasto; c) a velocidade escalar média do caminhão.

13.Um carro viaja de uma cidade A a uma cidade B, distantes 200km. Seu percurso demora 4 horas, pois decorrida uma hora de viagem, o pneu dianteiro esquerdo furou e precisou ser trocado, levando 1 hora e 20 minutos do tempo total gasto. Qual foi a velocidade média que o carro desenvolveu durante a viagem?
14. Durante uma corrida de 100 metros rasos, um competidor se desloca com velocidade média de 5m/s. Quanto tempo ele demora para completar o percurso?
15)A velocidade de um móvel varia de 5m/s para 20m/s em 3s.Calcule sua aceleração escalar média.Esse movimento é acelerado ou retardado?
16.Um carro apresenta velocidade de 25m/s quando é freado e para após 5s. Determine sua aceleração escalar média.Esse movimento é acelerado ou retardado?
17. Um móvel parte do repouso e atinge a velocidade de 20m/s após 5s. Qual a aceleração escalar média do móvel nesse intervalo de tempo.
18.Se a aceleração escalar média de um móvel é de 4m/s² durante 9s,qual é a variação de velocidade nesse intervalo de tempo?