Estudo dos movimentos

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Física Experimental I - Curso Licenciatura em Matemática – 2015/2 
Grupo: 
Ellen Leslie Santos
Jairo Braga da Silva
José Roberto Vieira Santos
José Tiago Jesus de Souza Teles
Rafael Campos de Oliveira
A relatividade do movimento segundo o referencial
O movimento de rotação puro e translação puro
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A área da Física que estuda os movimentos é denominada mecânica, e esta dividida em cinemática, estática e dinâmica.
CINEMÁTICA: estuda o movimento dos corpos sem enfocar sua causa, procurando investigar o que está acontecendo durante esse movimento: posição, tempo, velocidade, etc.;
DINÂMICA: procura investigar suas causas, ou seja, o porquê de um movimento estar ocorrendo. Estuda as relações entre as forças e os movimentos que são produzidos por elas;
ESTÁTICA: estuda os corpos sólidos ou fluidos em equilíbrio. Exemplos: pontes, edifícios, torres, etc...
Estudo dos movimentos
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O primeiro cientista a se dedicar ao estudo da Mecânica foi o italiano Galileu Galilei (Pisa, 1564 - Florença, 1642), embora Aristóteles (Estagira, 384 a.C. - Atenas, 322 a.C.), filósofo grego, já tivesse feito algumas observações a respeito dos movimentos dos astros e da queda de corpos.
Seus estudos tiveram continuidade com o cientista inglês Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 1642 - Kensington, 1727), que por coincidência nasceu no ano da morte do Galileu.
Estudo dos movimentos
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Conceitos básicos para analise do movimento de um corpo (móvel):
REFERENCIAL: é o corpo que tomamos como referencia para dizer se um outro corpo está em movimento ou em repouso;
REPOUSO: um corpo está em repouso quando a distância entre esse corpo e o referencial não varia com o tempo;
MOVIMENTO: o conceito de movimento é relativo, ou seja, um corpo (móvel) está em movimento quando a distância entre esse corpo e o referencial varia com o decorrer do tempo. Portanto para descrever o movimento, o observador deve definir um sistema de referência ou referencial em relação ao qual o móvel será analisado. 
 
Referencial, Repouso e Movimento
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Exemplos: 
 
Referencial, Repouso e Movimento
Figura 2: Em relação ao solo terrestre, o ciclista está em movimento.
Figura 1: Em relação ao carro, a pessoa está em repouso.
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Exemplos: 
 
Referencial, Repouso e Movimento
Figura 3: O passageiro no interior do ônibus está em repouso em relação ao ônibus e ao motorista, porque a sua posição em relação a eles é sempre a mesma. Já em relação ao observador fixo na Terra, tal passageiro está em movimento, porque sua posição muda com o decorrer do tempo.
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O movimento de qualquer corpo ou objeto pode ser classificado como de translação, de rotação ou uma combinação desses dois.
TRANSLAÇÃO: todos os pontos do objeto percorrem trajetórias paralelas e apresentam a mesma velocidade. Para analisar seu movimento, podemos aplicar as equações do movimento retilíneo uniforme e também as equações do movimento retilíneo uniformemente variado. 
ROTAÇÃO: todos os pontos do objeto percorrem trajetórias circulares com a mesma velocidade angular. Normalmente, a descrição do movimento de rotação é feita com as equações do movimento circular uniforme e do movimento circular com aceleração constante. 
Movimentos de rotação e translação puros 
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Os movimentos de translação e rotação da terra são os exemplos mais conhecidos.
Movimentos de rotação e translação puros 
Animação 2: Translação: movimento que a terra realiza em sua orbita ao redor do sol. Duração 365,25 dias e velocidade média de 29,78 km/s.
Animação 1: Rotação: movimento que a terra realiza em torno do seu eixo. Duração 23h 56min 4,09s e velocidade 1.666 km/h.
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MATERIAIS USADOS:
* Um aparelho rotacional.
* Uma escala projetável com referencial R4.
Realização dos experimentos
Figura 4: Ilustração do aparelho rotacional utilizado nos experimentos
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METODOLOGIA:
Após identificação da localização dos referenciais, conforme orientação da apostila, o disco foi girado manualmente e durante o procedimento foram realizadas as observações dos referenciais solicitados por cada item.
Em seguida, tendo feito o estudo acerca do conceito de movimento de rotação puro e de translação puro, foi realizada a observação dos referenciais R1 e R3 com relação ao movimento relativo desses referenciais. Com base nessa observação, a equipe chegou aos seguintes resultados:
Realização dos experimentos
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ANÁLISE:
* Observe as coordenadas do referencial R3 em relação ao referencial R1 e comente a possibilidade, ou não, de movimento entre eles.
Resposta: Não há possibilidade de movimento entre eles. Esta impossibilidade é justificada pela ausência de variação da distância e de posição dos referenciais citados.
* Analise o movimento do eixo Z em relação ao referencial R1.
Resposta: Podemos observar que embora não exista variação de distância entre o eixo Z e R1, existe variação da posição do eixo Z ao tomarmos R1 por referencial. Diante dessas informações, fica clara a existência de um movimento relativo rotacional do eixo Z em relação a R1.
* Descreva o movimento do referencial R4 em relação ao referencial R1.
Resposta: Assim como o eixo Z, não existe variação de distância entre R4 e R1, todavia existe variação da posição do referencial R4 ao tomarmos R1 por referencial; portanto podemos dizer que R4 executa um movimento relativo rotacional em relação a R1.
Realização dos experimentos
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ANÁLISE:
* Descreva o movimento de R4 em relação ao referencial R2.
Resposta: Como é verificada variação tanto na distância como na posição de R4 com relação a R2. Podemos concluir que R4 realiza um movimento relativo translacional em relação ao referencial R2.
* Observe e comente o movimento de R4 em relação ao referencial R3.
Resposta: Observando R3 e R4, verificamos que R4 não altera sua posição nem sua distância com relação a R3. O que nos dá a liberdade de comentar que R4 está em repouso relativo com relação a R3. 
* Com base nas respostas acima, é possível existir um movimento absoluto? Justifique.
Resposta: Não. Fato que pode ser observado ao tomarmos R4; quando analisamos seu movimento com relação a R2, foi verificado movimento relativo, mas quando observamos R4 com relação a R3 foi verificado repouso relativo. Assim, podemos dizer que dado um corpo pode estar em movimento ou em repouso ao mesmo tempo, dependendo do referencial que seja tomado para essa análise.
Realização dos experimentos
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ANÁLISE:
* Observe as coordenadas do referencial R3 em relação ao referencial R1 e responda as seguintes questões, justificando suas respostas.
- Qual dos referenciais poderá estar executando um movimento de rotação puro? Justificar a resposta.
Resposta: O referencial R3 poderá executar um movimento de rotação puro, pois de acordo com a definição de movimento de rotação puro, variam a direção e o sentido das coordenadas de R3 todavia o módulo da distância dessas coordenadas para R1 é o mesmo.
- Qual dos referenciais poderá estar executando um movimento de translação puro? Justificar a resposta.
Resposta: Nenhum dos dois, já que não ocorre deslocamento linear, ou seja, mudança de distância entre as coordenadas de R3 e R1. Assim concluímos que nenhum dos referenciais pode executar um movimento de translação puro.
Realização dos experimentos
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Com esses experimentos aprendemos que ao ser analisado o movimento de um corpo (móvel) faz necessário que o observador tome como referência outro corpo, chamado de referencial. Assim sempre que surgir a pergunta: “O corpo x esta em movimento ou repouso?”, você sempre deve perguntar: “Com relação a qual referencial?”. Portanto concluímos que movimento e repouso são conceitos relativos, ou seja, um corpo pode esta tanto em repouso quanto em movimento para dois referenciais distintos. 
Também notamos que os movimentos dos corpos se classificam basicamente e dois:
rotação e translação. Onde as principais diferenças entre os dois são que na rotação todos os pontos dos corpos percorrem trajetória circular e tem velocidade angular constante, assim não a deslocamento linear entre os corpos. Já na translação todos os pontos dos corpos percorrem trajetória paralela, e ocorre deslocamento linear entre o corpo e o referencial.
Conclusão
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Os movimentos dos corpos são observados em tudo que se passa ao nosso redor. Os exemplos mais comuns que percebemos todos os dias são:
*Quando o passageiro esta viajando em veiculo ele esta em repouso relativo com relação ao veiculo, mas ao mesmo tempo ele esta em movimento com relação à estrada e a paisagem.
*Uma ponte ou construção esta em repouso com relação ao solo, mas esta em movimento com relação a móvel que se distancie ou se aproxime da mesma.
Já para de acordo com a classificação do movimento, podemos identificar movimento de rotação nas pás de um ventilador que fazem um movimento onde todos os pontos das pás têm a mesma velocidade angular, e movimento de translação em um elevador, onde ele sobe e desce, mas não tem rotação. Também verificamos translação em corridas de automóveis em circuito oval, onde ocorre o deslocamento linear dos carros em relação as bordas da pista e o centro do autódromo enquanto eles realizam as voltas
Aplicações no cotidiano
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HALLIDAY, D. Fundamentos de Física: Mecânica, vol1. 7 ed. LTC, 2006.
ALONSO, Marcelo; FINN, Edward J. Fundamental university physics. Vol. 1: Machanics and thermodynamics. Reading, Ma.: Addison-Wesley, 1980, 2nd ed., v. 1, 1980
DA SILVA, Domiciano Correa Marques. "Movimentos de translação e rotação"; Mundo Educação. Disponível em <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/movimentos-translacao-rotacao.htm>. Acesso em 09 de junho de 2016.
Referências
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