Cinemática Funcional e as 3 leis de Newton

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Física Básica
Cinemática Unidimensional
- Cinemática: do grego movimento, definida por Ampere
- Ramo da física que se ocupa da descrição dos movimentos dos corpos sem considerar suas causas.
- Precursor: Galileu Galilei (1564-1642): fenômeno da queda livre.
Movimento Unidimensional: consiste no movimento de uma "partícula“ restrita a uma reta.
- Partícula – corpo de dimensões desprezíveis
Cinemática Unidimensional: movimento de uma partícula numa reta.
Grandezas Físicas
- E tudo aquilo que pode ser medido e associado um valor numérico e a uma unidade. Ex: tempo, comprimento, velocidade, aceleração, forca, energia, trabalho, temperatura, pressão...
- Classificação:
- Escalares: são completamente definidas quando são especificados o seu modulo (valor numérico) e a sua unidade de medida. Ex: Tempo, temperatura, comprimento, massa, área, energia...
- Vetoriais: definidas por um numero, uma unidade, direção e sentido. Ex: Forca, aceleração, velocidade, deslocamento, campo elétrico, campo magnético...
Sistemas de Unidades
- Unidade: padrão para se efetuar medidas
- Sistema Internacional de Unidades (SI): e um conjunto de definições, ou sistema de unidades, que tem como objetivo uniformizar as medições.
- Principais Unidades do SI:
Principais unidades do SI
Análise Dimensional
- Definição: previsão, verificação e resolução de equações que relacionam as grandezas físicas garantindo sua integridade e homogeneidade.
- Apenas 3 grandezas: massa, comprimento e tempo.
- Massa (m): Inercia ou resistência de um corpo em ter seu movimento acelerado
- Posição: Coordenadas num certo referencial
- Tempo (t): componente para sequenciar eventos, comparar as durações dos mesmos, seus intervalos e para quantificar o movimento de objetos.
Velocidade (V):
- Definição: E a grandeza vetorial que indica como varia a posicao de um corpo com o tempo. Ex: Um carro atingiu a velocidade de 180 km/h
- Unidades: m/s (SI), km/h
- Repouso: v = 0
- Velocidade Media (Vm): E a razão entre o deslocamento ΔS e o intervalo de tempo gasto Δt para efetuar esse deslocamento.
- A velocidade media esta ligada a um intervalo de tempo Δt
- Equação: Vm = ΔS
 Δt
 “Vm“e a velocidade media 
 “ΔS” e o espaço percorrido (sfinal – sinicial)
 “Δt” e o tempo gasto (tfinal - tinicial)
Velocidade (V):
Exemplo: Um carro parte do repouso (velocidade inicial zero) e percorre 100m em 10s. Qual a velocidade media deste móvel nos 10s de movimento?
R: Vm = ΔS/Δt
 Vm = 100m / 10s
 Vm = 10m/s
Velocidade Instantânea
Velocidade de um corpo num dado instante.
- A velocidade instantânea esta ligada a um instante de tempo t.
- Equação: V = V0 + a.t
 “V“ e a velocidade instantânea
 “V0” e a velocidade inicial
 “a” e aceleração
 “t" e o tempo
Velocidade instantânea:
Exemplo: Qual e a velocidade instantânea do móvel no instante 6s, sabendo que ele partiu do repouso e sua aceleração foi de 2m/s2?
R: V = V0 + a.t
V = 0 + 2 x 6
V = 12 m/s
Aceleração:
- Definição: Mede a taxa de variação da velocidade. E a variação da velocidade dividida pelo tempo necessário para que esta variação ocorra.
- Unidade do SI: m/s²
- Aceleração Media: mede o quanto a velocidade varia em cada unidade de tempo
- Equação: am = ΔV
 Δt
 “am” e a aceleração media
 “ΔV” e a variação da velocidade (Vfinal – Vinicial)
 “Δt” e o tempo gasto (tfinal - tinicial)
Aceleração Instantânea:
corresponde a um instante dado.
- Δt tende a zero
Exemplo: A velocidade de um corpo varia de 5m/s para 20m/s em 3s. Calcule sua aceleração escalar media.
R: am = ΔV = (20 - 5) = 15 = 5 m/s²
 Δt 3 3
Exemplo: Um carro parte do repouso e atinge a velocidade de 25m/s em 5s. Calcule a aceleração media nesse intervalo de tempo.
R: am = ΔV = (25 - 0) = 25 = 5 m/s²
 Δt 5 5
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU):
movimento unidimensional com velocidade constante
- A velocidade instantânea deve ser igual a velocidade media em qualquer intervalo de tempo.
- v = vm = constante (não varia)
- Equação: s = s0 + v.t
 “s” e o espaço (ou posição) final
 “s0” e a posição inicial
 “v” e a velocidade
 “t” e o tempo
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU):
Exemplo: Um corpo movimenta-se sobre uma trajetória retilínea obedecendo a função horaria s = 20 + 4.t (no SI). Determinar:
a) Sua posição inicial e sua velocidade;
 s = s0 + v.t
 s = 20 + 4.t => s0 = 20 e v = 4m/s
b) Sua posição no instante 5s;
 s = 20 + 4.t
 s5 = 20 + 4x5 = 40m
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU):
c) A variação de espaço entre 2s e 7s;
 s2 = 20 + 4x2 = 28m
 s7 = 20 + 4X7 = 48m
 Δs = 48 – 28 = 20m
d) O instante em que o ponto material passa pela posição 60m.
 60 = 20 + 4.t
 4t = 40 => t = 10s
Movimento Retilíneo Variado (MRV):
- A aceleração media e constante (não varia seu valor).
- am = a = constante
- Equação: V = V0 + a.t
 “V“ e a velocidade instantanea
 “V0” e a velocidade inicial
 “a” e aceleracao
 “t" e o tempo
Movimento Retilíneo Variado (MRV):
Exemplo: Um ponto material em movimento adquire velocidade que obedece a expressão v = 20 – 4.t (no SI). Pede-se:
a) A velocidade inicial e a aceleração;
 v = v0 + a.t
 v = 20 - 4.t => v0 = 20m/s e a = - 4m/s²
b) A velocidade no instante 2s;
 v = 20 - 4.t
 v2 = 20 - 4x2 = 12m/s
c) O instante em que o ponto material muda de sentido.
 v = 0
 v = 20 – 4.t
 0 = 20 – 4.t => t = 5s
- Posição em função do tempo
- Equação: s = s0 + v0t + 1 .a.t²
 2
- Equacao de Torricelli
- Equação: v² = v0² + 2.a.Δs
Queda Livre:
- Queda Livre: e o movimento resultante unicamente da aceleração provocada pela gravidade.
- Campo gravitacional: região em torno da Terra que exerce atração sobre os corpos.
- Aceleração da gravidade (g): Constante
Valor ao nível do mar: g = 9,8 m/s²
Para efeito de cálculos: g = 10 m/s²
b) A velocidade do corpo ao atingir o solo.
 v = v0 + a.t
 v = 0 + 10.6
 v = 60m/s