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Cinemática da Partícula

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07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Disciplina: Cinemática
Prof. Dr. Roberto de Souza Martins
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Programa da Disciplina
1 – Cinemática da partícula
1.1 Introdução:
- Cinemática / Dinâmica
- Partícula / Corpo rígido
- Grandezas cinemáticas fundamentais: posição, deslocamento, velocidade e aceleração;
1.2 Movimento curvilíneo da partícula;
1.3 Velocidade e aceleração angulares de uma linha;
1.4 Derivadas de funções vetoriais em relação à grandezas escalares;
1.5 Movimento retilíneo da partícula: interpretação geométrica;
1.6 Movimento curvilíneo plano da partícula: coordenadas cartesianas, normal, tangencial e polares;
1.7 Movimento curvilíneo espacial da partícula: coordenadas cartesianas, cilíndricas;
1.8 Movimento relativo: plano e espacial.
2 – Cinemática do corpo rígido
2.1 Introdução;
2.2 Movimento de translação;
2.3 Movimento de rotação em torno de um eixo fixo;
2.4 Movimento plano geral: velocidades absolutas e relativas, C.I.R. e acelerações absolutas e relativas;
2.5 Movimento com um eixo fixo;
2.6 Movimento geral: velocidades e acelerações absolutas e relativas.
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Avaliações
Provas: 90 pontos;
- 11/04/2023 - Prova 1: 25 pontos
- 16/05/2023 - Prova 2: 30 pontos
- 20/06/2023 - Prova 3: 30 pontos
Trabalhos: 15 pontos (trabalhos de sala – datas a serem definidas conforme andamento das aulas)
Prova de recuperação: 27/06/2023
- Aplicada apenas à discentes que não conseguiram obter 60 pontos ao longo do período
letivo e que tenha, no mínimo, 75% de presença;
- Substitui a menor nota entre as três avaliações;
- Conteúdo: de todo o semestre.
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Bibliografia
BEER, F. e Johnston Jr., E. R., “Mecânica Vetorial para Engenheiros: Cinemática e Dinâmica”, 5º Edição, Makron 
Books, 1991.
HIBBELER, R. C., “Dinâmica: mecânica para engenharia”, 12º edição, Ed. Pearson.
MERIAN, J. L., “Dinâmica”, 5º edição, LTC.
Bibliografia Complementar:
ALONSO, M.; FINN, E. J., Física; Um Curso Universitário – Mecânica, Vol.1. São Paulo, Ed. Edgard Blucher, 1992. 
Kimbrell, Jack T., Kinematics analysis and synthesis, New York : McGraw-Hill, 1991.
Ocvirk, Fred W., Dinâmica das máquinas / Hamilton H. Mabie, Fred W. Ocvirk ; tradução de Edival Ponciano de 
Carvalho, Edição 2. ed., Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, 1980.
SEARS, F.; ZEMANSKY, M. W.; YOUNG, H. D. e FREEDMAN, R. A., Física 1 – Mecânica. 12ª Ed.. São Paulo, 
Addison Wesley, 2008. 
TENEMBAUM, R., Dinâmica. Ed. da Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1997.
Waldron, Kenneth J., Kinematics, dynamics, and design of machinery, Edição: 2nd ed., Hoboken, NJ : J. Wiley, 2004.
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Mecânica: ramo das ciências físicas que estuda o repouso e o movimento dos
corpos sujeitos à ação de forças. Subdivide-se, dentro da engenharia, em:
 Estática: diz respeito ao equilíbrio de um corpo que está em repouso ou se
move com velocidade constante.
 Dinâmica: trata do movimento acelerado de um corpo.
 Cinemática: trata somente dos aspectos geométricos do movimento.
 Cinética: a análise das forças que causam o movimento.
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Física do 
movimento 
de corpos
Cinemática: estuda o comportamento do 
movimento de um corpo
- Partícula 
- Corpo rígido
Dinâmica: forças agente em um corpo e o 
movimento resultante destas forças
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Partícula ou Ponto Material
• Depende da situação de análise;
Ex.: um carro na garagem e em um movimento entre Uberlândia e São Paulo
• Partícula pode representar qualquer corpo, como um trem, um avião, um carro, uma 
bala de canhão, um míssil etc. 
• Por que ponto e por que material? 
- Ponto: na resolução de problemas será desprezado as dimensões do corpo em 
movimento, sempre que as distâncias envolvidas forem muito grandes em 
relação às dimensões do corpo. 
- Material: embora as dimensões do corpo sejam desprezadas, sua massa será 
considerada (dinâmica). 
• Quando considerar a dimensão: corpo rígido ou flexível 
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Referencial
Examine as seguintes situações: 
- Quando estamos dentro de um veículo em movimento, a paisagem circundante é 
fundamental para estabelecermos os conceitos de movimento e repouso;
- Quando observamos o movimento do sol através da esfera celeste, podemos concluir que a 
Terra se movimenta ao redor do Sol;
- Uma pessoa nasce e cresce em um ambiente fechado, sem janelas, não saindo dali durante 
toda a sua existência. Nesse caso, pode ser que essa pessoa não tenha condições de afirmar 
se aquele ambiente está em repouso ou em movimento. 
Conclusão
Tudo é relativo REFERENCIAL
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Grandezas Cinemáticas Fundamentais
• Posição: determina o local onde o corpo se encontra no instante analisado:
• Deslocamento: o quanto o corpo se deslocou em um determinado intervalo de tempo;
• Velocidade: taxa de variação da posição do corpo no intervalo de tempo analisado ou em um 
instante;
• Aceleração: taxa de variação da velocidade no intervalo de tempo analisado ou em um 
instante.
OBS.: SÃO TODAS GRANDEZAS VETORIAIS EM 3D
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A forma mais efetiva de se aprender os princípios da cinemática é resolver problemas:
 Leia o problema cuidadosamente e tente correlacionar a situação física real com a 
teoria que você estudou.
 Desenhe quaisquer diagramas necessários e tabule os dados do problema.
 Estabeleça um sistema de coordenadas e aplique os princípios relevantes, geralmente 
em forma matemática.
Solução de problemas
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A forma mais efetiva de se aprender os princípios da cinemática é resolver problemas:
 Resolva as equações necessárias algebricamente até onde for prático; em seguida, utilize
um sistema de unidades consistente e complete a solução numericamente. Apresente a
resposta com o mesmo número de algarismos significativos dos dados fornecidos.
 Análise a resposta fazendo uso de julgamento técnico e bom-senso para avaliar se ela
parece ou não razoável.
 Uma vez que a solução tenha sido completada, reveja o problema. Tente pensar em outras
maneiras de obter a mesma solução
Solução de problemas
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Cinemática de uma partícula
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Lembre-se de que uma partícula tem uma massa, mas dimensão e forma desprezíveis.
Cinemática retilínea
A cinemática de uma partícula é caracterizada ao se especificar, em qualquer instante,
posição, velocidade e aceleração da partícula.
Cinemática retilínea: movimento contínuo
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Posição
A trajetória em linha reta de uma partícula será definida utilizando-
se um único eixo de coordenada s,
Nesse caso, s é positivo, visto que o eixo de coordenada é positivo à
direita da origem. Da mesma maneira,ele é negativo se a partícula
for posicionada à esquerda de O.
Cinemática retilínea: movimento contínuo
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Deslocamento
O deslocamento de uma partícula é definido como a variação na sua posição.
Cinemática retilínea: movimento contínuo
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Velocidade
Se uma partícula se move com um deslocamento ∆s durante o intervalo de
tempo ∆t, a velocidade média da partícula durante esse intervalo de tempo é:
Consequentemente, a velocidade instantânea é um vetor definido como
Cinemática retilínea: movimento contínuo
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Velocidade
Por exemplo:
Cinemática retilínea: movimento contínuo
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A aceleração instantânea no tempo t é um vetor que é determinado
tomando-se valores cada vez menores de ∆t e correspondentes valores
cada vez menores de ∆v, de maneira que
Cinemática retilínea: movimento contínuo
Aceleração
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Multiplicando a equação da aceleração por ds/ds, temos
� �
��
��
.
��
��
� �
��
��
.
��
��
Mas, v = ds/dt:
Por fim, uma relação diferencial importante envolvendo deslocamento,
velocidade e aceleração ao longo da trajetória resulta em:
� � �.
��
��
�. �� � �. ��
Disciplina: Cinemática
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Equações importantes
� �
��
��
�. �� � �. ��
� �
��
��
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Quando a aceleração é constante, cada uma das três equações
cinemáticas pode ser integrada para se obter fórmulas que relacionam
ac, v, s e t.
Velocidade como uma função do tempo
Integre ac = dv/dt, supondo que, inicialmente, v = v0 quando t = 0.
Aceleração constante, a = ac
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
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Universidade Federal de Uberlândia
Integre v = ds/dt = v0 + act, supondo que inicialmente s = s0 quando
t = 0.
Velocidade como uma função da posição
Integrando v dv = ac ds, supondo que inicialmente v = v0 em s = s0.
Posição como uma função do tempo
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
 A dinâmica trata de corpos que têm movimento com aceleração.
 A cinemática é um estudo da geometria do movimento.
 A cinética é um estudo das forças que causam o movimento.
 A cinemática retilínea refere-se ao movimento em linha reta.
 Velocidade escalar refere-se à intensidade da velocidade.
Pontos importantes
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
 A velocidade escalar média é a distância total percorrida dividido pelo
tempo total. Isso é diferente da velocidade média, que é o deslocamento
dividido pelo tempo.
 Uma partícula que está se movendo mais devagar está desacelerando.
 Uma partícula pode ter uma aceleração e, no entanto, ter velocidade zero.
Pontos importantes
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Sistema de coordenadas
 Estabeleça uma coordenada de posição s ao longo da trajetória e especifique sua
origem fixa e direção positiva.
 Visto que o movimento é ao longo de uma linha reta, as quantidades vetoriais de
posição, velocidade e aceleração podem ser representadas como grandezas
escalares algébricas. Para trabalho analítico, o sentido de s, v e a é, então,
definido por seus sinais algébricos.
 O sentido positivo para cada um desses escalares pode ser indicado por uma seta
mostrada ao lado de cada equação cinemática na forma que ela é aplicada.
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Quando uma partícula tem um movimento irregular ou variável, uma
série de funções será necessária para especificar o movimento em
diferentes intervalos. Por essa razão, é conveniente representar o
movimento na forma de um gráfico.
Cinemática retilínea: movimento irregular
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Quando uma partícula se move ao longo de uma trajetória curva.
Posição
Considere uma partícula localizada em um ponto sobre uma curva
espacial definida pela função trajetória s(t),
A posição da partícula, medida a partir
de um ponto fixo O, será designada pelo
vetor posição r = r(t).
Movimento curvilíneo geral
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
O deslocamento ∆r representa a variação na posição da partícula e é
determinado pela subtração vetorial,
Deslocamento
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Durante o tempo ∆t, a velocidade média da partícula é
A velocidade instantânea é determinada a partir dessa equação. Por
conseguinte,
Velocidade
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Visto que dr será tangente à curva, a direção de v também será
tangente à curva,
Assim, a velocidade escalar pode ser obtida derivando a função
trajetória s em relação ao tempo.
Velocidade
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Para obter a aceleração instantânea,
Aceleração
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A aceleração a está sempre direcionada para o lado interno da
trajetória.
Obs.: não confundir com o centro da curva.
Aceleração
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Ocasionalmente, o movimento de uma partícula pode ser mais
bem descrito ao longo de uma trajetória que pode ser expressa em
termos de suas coordenadas x, y, z.
Posição
Se a partícula está em um ponto 
(x, y, z) sobre a trajetória curva s
mostrada na figura ao lado, então 
sua posição é definida pelo vetor 
posição: r = xi + yj + zk
Movimento curvilíneo: componentes retangulares
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A primeira derivada de r em relação ao tempo produz a
velocidade da partícula. O resultado final é
A direção é sempre
tangente à trajetória,
como mostrado na figura
ao lado
Velocidade
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A aceleração da partícula é obtida tomando-se a primeira derivada da
equação da velocidade em relação ao tempo.
onde:
Aceleração
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A aceleração tem uma intensidade e uma direção especificada pelo
vetor unitário ua = a/a. Em geral a não será tangente à trajetória,
Aceleração
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
 O movimento curvilíneo pode causar variações tanto na intensidade
quanto na direção dos vetores posição, velocidade e aceleração.
 O vetor velocidade está sempre direcionado tangente à trajetória.
 Em geral, o vetor aceleração não é tangente à trajetória.
Pontos importantes
 Seo movimento é descrito utilizando-se coordenadas retangulares, então as
componentes ao longo de cada um dos eixos não variam a direção; somente sua
intensidade e seu sentido (sinal algébrico) variarão.
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Sistema de coordenadas
 Um sistema de coordenadas retangulares pode ser usado para solucionar
problemas para os quais o movimento pode ser convenientemente
expresso em termos das suas componentes x, y, z.
Quantidades cinemáticas
 Visto que o movimento retilíneo ocorre ao longo de cada eixo coordenado,
o movimento ao longo de cada eixo é determinado utilizando v = ds/dt e a
= dv/dt; ou, nos casos onde o movimento não é expresso como uma função
do tempo, a equação a ds = v dv pode ser usada.
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Quantidades cinemáticas
 Em duas dimensões, a equação da trajetória y = f(x) pode ser usada para relacionar as
componentes x e y da velocidade e aceleração aplicando a regra da cadeia do cálculo.
 Uma vez que as componentes x, y, z de v e a tenham sido determinadas, as intensidades
desses vetores são obtidas por meio do teorema de Pitágoras e seus ângulos de direção
coordenados a partir das componentes dos seus vetores unitários.
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
O movimento de um projétil em voo livre é frequentemente estudado em termos das suas
componentes retangulares.
Movimento de um projétil
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Visto que ax = 0, a aplicação das equações de aceleração constante, resulta em:
A primeira e a última equação indicam que a componente horizontal da
velocidade sempre permanece constante durante o movimento.
Movimento horizontal
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Visto que o eixo y positivo está direcionado para cima, então ay = – g. Obtemos
A última equação pode ser formulada com base na eliminação do tempo t das
duas primeiras equações, e, portanto, apenas duas das três equações
anteriormente apresentadas são mutuamente independentes.
Movimento vertical
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Sistema de coordenadas
 Estabeleça os eixos de coordenadas x, y fixos e esboce a trajetória da partícula. Entre
quaisquer dois pontos sobre a trajetória, especifique os dados fornecidos pelo
problema e identifique as três incógnitas. Em todos os casos, a aceleração da
gravidade age para baixo e é igual a 9,81 m/s2. As velocidades iniciais e finais da
partícula devem ser representadas em termos das suas componentes x e y.
 Lembre-se de que as componentes positivas e negativas da posição, velocidade e
aceleração sempre agem de acordo com suas direções coordenadas associadas.
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Equações cinemáticas
 Dependendo dos dados conhecidos e do que deve ser determinado, uma escolha deve
ser feita quanto as três das quatro equações seguintes que devem ser aplicadas entre
os dois pontos sobre a trajetória para se obter a solução mais direta para o problema.
Movimento horizontal
 A velocidade na horizontal ou direção x é constante, ou seja, vx = (v0)x, e
x = x0 + (v0)x t
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Movimento vertical
 Na vertical ou direção y apenas duas das três equações seguintes podem ser usadas
para a solução.
Por exemplo, se a velocidade final da partícula vy não é necessária, então a primeira e a
terceira dessas equações não serão úteis.
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Quando a trajetória ao longo da qual uma partícula se move é conhecida, costuma ser
conveniente descrever o movimento utilizando-se eixos de coordenadas n e t os quais
atuam normal e tangente à trajetória, respectivamente, e no instante considerado tem
sua origem localizada na partícula.
Movimento curvilíneo: componentes normal e
tangencial
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Considere a partícula mostrada na Figura acima, que se move em um plano ao longo de
uma curva fixa tal que em dado instante ela está na posição s, medida a partir do ponto O.
Movimento plano
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A única escolha para o eixo normal pode ser feita observando-se que
geometricamente a curva é construída a partir de uma série de
segmentos do arco diferenciais ds,
O plano que contém os eixos n e t é referido como o plano osculador,
e nesse caso ele é fixo no plano do movimento.
Movimento plano
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A velocidade da partícula v tem uma direção que é sempre tangente à
trajetória,
Desse modo,
onde:
Velocidade
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
A aceleração da partícula é a taxa de variação temporal da velocidade.
Assim,
Aceleração
Disciplina: Cinemática
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Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Como mostrado na Figura abaixo, precisamos u´t = ut + dut.
Aceleração
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
a pode ser escrita como a soma de suas duas componentes,
onde:
ou
e
Aceleração
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Essas duas componentes mutuamente perpendiculares são mostradas
na Figura abaixo. Portanto, a intensidade da aceleração é o valor
positivo de:
Aceleração
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Se nenhum movimento ocorre na direção ub, e essa direção e ut são
conhecidos, então un pode ser determinado, onde, nesse caso,
un = ub × ut. Lembre, entretanto, que un, está sempre do lado côncavo
da curva.
Movimento tridimensional
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Sistema de coordenadas
 Contanto que a trajetória da partícula seja conhecida, podemos
estabelecer um conjunto de coordenadas n e t tendo uma origem
fixa, a qual é coincidente com a partícula no instante considerado.
 O eixo tangente positivo age na direção do movimento e o eixo
normal positivo está direcionado para o centro de curvatura da
trajetória.
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Velocidade
 A velocidade da partícula é sempre tangente à trajetória.
 A intensidade da velocidade é encontrada a partir da derivada
temporal da função posição.
Aceleração tangencial
 A componente tangencial da aceleração é o resultado da taxa de
variação temporal na intensidade da velocidade. Essa componente
age na direção s positiva se a velocidade escalar da partícula está
aumentando ou na direção oposta se a velocidade escalar estádiminuindo.
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Aceleração tangencial
 As relações entre at, v, t e s são as mesmas que para o movimento
retilíneo, nominalmente
 Se at é constante, at = (at)c, as equações anteriormente
apresentadas, quando integradas, resultam em:
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Aceleração normal
 A componente normal da aceleração é o resultado da taxa de
variação temporal na direção da velocidade. Essa componente está
sempre direcionada para o centro de curvatura da trajetória, ou
seja, ao longo do eixo positivo n.
 A intensidade dessa componente é determinada por
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Aceleração normal
 Se a trajetória é expressa como y = f (x), o raio da curvatura ρ em
qualquer ponto sobre a trajetória é determinado pela equação:
A derivação desse resultado é dada em qualquer texto básico de
cálculo.
Procedimento para análise
07/03/2023
Disciplina: Cinemática
Prof. Roberto
Faculdade de Engenharia Mecânica
Universidade Federal de Uberlândia
Às vezes, o movimento da partícula está restrito a uma trajetória que
é mais bem descrita utilizando-se coordenadas cilíndricas. Se o
movimento é restrito ao plano, então coordenadas polares são
usadas.
Coordenadas polares
Podemos especificar a posição da partícula 
utilizando uma coordenada radial r, que se 
estende para fora a partir da origem fixa O
até a partícula, e a coordenada transversal 
θ, que é o ângulo no sentido anti-horário 
entre uma linha de referência fixa e o eixo r.
Movimento curvilíneo: componentes cilíndricas
Disciplina: Cinemática
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Em qualquer instante, a posição da partícula é definida pelo vetor
posição:
Velocidade
A variação temporal de ur é, então, ∆ur. Para ângulos ∆θ pequenos
esse vetor tem uma intensidade Δur ≈ 1 (Δθ) e age na direção uθ.
Portanto, Δur = Δθuθ, e assim,
Posição
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A velocidade pode ser escrita na forma de componentes como:
onde:
Velocidade
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Aceleração
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Podemos escrever a aceleração na forma de componentes como:
onde:
Visto que ar e aθ são sempre 
perpendiculares, a intensidade
da aceleração é simplesmente 
o valor positivo de:
Aceleração
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As derivadas temporais deste vetor são 
zero, e, portanto, a posição, velocidade 
e aceleração da partícula podem ser 
escritas em termos das suas coordena-
das cilíndricas, como a seguir:
Coordenadas cilíndricas
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As equações anteriores requerem a obtenção das derivadas temporais
 , a fim de avaliarmos as componentes r e θ de v e a. Dois 
tipos de problemas geralmente ocorrem:
 Se as coordenadas polares são especificadas como equações 
paramétricas em função do tempo r = r(t) e θ = θ(t), então as 
derivadas temporais podem ser determinadas diretamente.
 Se as equações paramétricas em função do tempo não são dadas, 
então a trajetória r = f (θ) tem de ser conhecida. Utilizando a regra 
da cadeia do cálculo, podemos encontrar a relação entre ṙ e e 
entre r̈ e . 
Derivadas temporais
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Sistema de coordenadas
 Coordenadas polares são uma escolha apropriada para resolver
problemas quando os dados relativos ao movimento angular da
coordenada radial r descrevem o movimento da partícula.
Ademais, algumas trajetórias do movimento podem ser
convenientemente descritas em termos dessas coordenadas.
 Para usar coordenadas polares, a origem é estabelecida em um
ponto fixo, e a linha radial r é direcionada para a partícula.
 A coordenada transversal θ é medida a partir de uma linha de
referência fixa até a linha radial.
Procedimento para análise
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Velocidade e aceleração
 Uma vez que r e as quatro derivadas temporais ṙ, r̈ , e tenham 
sido avaliadas no instante considerado, seus valores podem ser 
substituídos nas equações já citadas para obtermos as 
componentes radiais e transversais de v e a.
 Se for necessário calcular as derivadas temporais de r = f (θ), 
então a regra da cadeia do cálculo tem de ser usada. (Ver 
Apêndice C.)
 Movimento em três dimensões requer uma extensão simples do 
procedimento acima para incluir ż e z̈.
Procedimento para análise
Disciplina: Cinemática
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Em alguns tipos de problemas, o movimento de uma partícula
dependerá do movimento correspondente de outra partícula.
Por exemplo, o movimento
do bloco A para baixo ao
longo do plano inclinado
na figura ao lado vai causar
um movimento correspon-
dente do bloco B para cima
no outro plano inclinado.
Análise de movimento absoluto dependente de duas
partículas
07/03/2023
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Procedimento para análise
Equação das coordenadas de posição
 Estabeleça cada coordenada de posição com uma origem
posicionada em um ponto ou referência fixa.
 Não é necessário que a origem seja a mesma para cada uma das
coordenadas; entretanto, é importante que cada eixo coordenado
escolhido esteja direcionado ao longo da trajetória do movimento
da partícula.
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Procedimento para análise
Equação das coordenadas de posição
 Utilizando geometria ou trigonometria, relacione as coordenadas de
posição ao comprimento total da corda, lT, ou aquela porção da corda, l,
que exclui os segmentos que não variam de comprimento à medida em
que a partícula se move — tal como segmentos de arco passando em
volta de polias.
 Se um problema envolve um sistema de duas ou mais cordas
passando em volta de polias, então a posição de um ponto sobre uma
corda deve ser relacionada à posição de um ponto sobre a outra corda
utilizando o procedimento que acabamos de descrever. Equações
separadas estão escritas para um comprimento fixo de cada corda do
sistema e as posições das duas partículas são, então, relacionadas por
estas equações.
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Análise de movimento absoluto dependente de duas
partículas
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Procedimento para análise
Derivadas temporais
 Duas derivadas temporaissucessivas das equações de
coordenadas de posições resultam nas equações de velocidade e
aceleração necessárias as quais relacionam os movimentos das
partículas.
 Os sinais dos termos nessas equações serão consistentes com
aqueles que especificam o sentido positivo e negativo das
coordenadas de posição.
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Posição
Considere as partículas A e B, as quais se movem ao longo de
trajetórias arbitrárias mostradas na Figura abaixo:
Utilizando-se a adição de vetores,
os três vetores mostrados na figura
ao lado podem ser relacionados pela
equação:
Movimento relativo de duas partículas usando
eixos de translação
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Uma equação que relaciona as velocidades das partículas é
determinada calculando-se as derivadas temporais da equação
anteriormente apresentada; ou seja,
Aceleração
A derivada temporal da equação acima produz uma relação vetorial
similar entre as acelerações absoluta e relativa das partículas A e B.
Velocidade
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 Quando aplicando as equações de velocidade e aceleração
relativa, é primeiro necessário especificar a partícula A que é a
origem dos eixos de translação x´, y´, z´. Normalmente, esse ponto
tem uma velocidade ou aceleração conhecida.
 Visto que a soma de vetores forma um triângulo, pode haver no
máximo duas incógnitas representadas pelas intensidades e/ou
direções das quantidades vetoriais.
 Estas incógnitas podem ser determinadas graficamente,
utilizando-se trigonometria (lei dos senos, lei dos cossenos), ou
decompondo cada um dos três vetores em componentes retangulares
ou cartesianos, gerando dessa maneira um conjunto de equações
escalares.
Procedimento para análise
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Os carros A e B estão se movimento em pistas circulares, conforme mostrado na
figura ao lado. Neste instante, a velocidade de A está diminuindo à taxa de 7 m/s2,
enquanto B está acelerando com taxa de 2 m/s2. Com estas informações, determine:
a) a velocidade de B, em relação a A;
b) a aceleração de B em relação a A.

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