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Movimento Retilíneo Uniforme; Movimento Retilíneo Uniformemente Variado Universidade Veiga de Almeida Técnicas de Laboratório de Física I Prof. Ivan Dias Hinds Aluno: Ronan E. Costa Movimento Retilíneo Uniforme - MRU Movimento retilíneo uniforme (MRU) é descrito como um movimento de um móvel em relação a um referencial, movimento este ao longo de uma reta de forma uniforme, ou seja, com velocidade constante. Diz-se que o móvel percorreu distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. No MRU a velocidade média assim como sua velocidade instantânea são iguais. Função Horária que define o MRU Inicialmente consideramos que para definirmos a velocidade de um móvel no MRU, basta “trabalharmos” com a principal fórmula que descreve este movimento, vejamos; V = ΔS Δt Onde; ΔS = variação de espaço ou deslocamento Δt = variação de tempo ou intervalo de tempo 1) Exemplo: Um carro encontra-se no Km 32 em relação a uma determinada rodovia ao mesmo tempo o condutor verifica seu relógio ao qual o mesmo marca 13h. Posteriormente seu veículo encontra-se no km 160, novamente o condutor verifica seu relógio que marca 14:30h. O condutor, um amante da cinemática resolve calcular sua velocidade, considerando a mesma constante durante todo o percurso. Qual foi o valor da velocidade calculada? Resolução: Primeiramente devemos identificar que o movimento é retilíneo uniforme, agora podemos aplicar a fórmula prática da velocidade no MRU. V = ΔS Δt ΔS = 160 – 32 = 128 km Δt = 14,5 – 13 = 1,5 h Logo: V = 128 / 1,5 = 85,3 km/h Agora vamos considerar que um móvel em MRU desloca-se de uma posição inicial s0 no instante t0 = 0s (origem do tempo) até uma posição s num instante posterior denominado t com uma velocidade v. Vamos calcular a velocidade “v” desse móvel considerando o movimento retilíneo uniforme. V = ΔS Δt V = s – s0 / t – t0 Como t0 = 0s V = s – s0 / t Isolando “S” S = s0 + vt Essa fórmula define a função horária do MRU. 2) Exemplo: Um determinado móvel está se deslocando em uma trajetória retilínea segundo a função horária s = 4 + 28t. Pede-se a) Determinar seu espaço inicial (s0). b) A velocidade do móvel no instante t = 2s. c) O espaço do móvel no instante t = 3s. d) A variação de espaço nos 5 primeiros segundos. Resolução: a) Como S = s0 + vt e temos S = 4 + 28 t , s0 = 4 m b) Como o móvel está em MRU, sua velocidade é constante. Se S=s0+vt e S=4+28 t, v=28m/s c) S = 4 + 28t para t = 3s basta substituirmos, s = 4 + 28 . 3 = 88 m d) Basta acharmos S5. Pela função temos S5 = 4 + 28 . 5 = 144 m. A variação é dada por: ΔS = s5 – s0 = 144 – 4 = 140m Movimento Progressivo e retrógrado Devemos lembrar sempre que, só há movimento (deslocamento) se existir velocidade. Movimento progressivo: quando o deslocamento do móvel segue a orientação positiva da trajetória retilínea orientada, ou seja, v > 0. 3) Exemplo: Dado a função horária do movimento retilíneo uniforme. S = 4 + 6t O movimento é progressivo uma vez que 6 > 0 Movimento retrógrado: quando o deslocamento do móvel segue a orientação contrária da trajetória retilínea orientada, ou seja, v<0 4) Exemplo: A função s = 6 – 30t caracteriza-se um MRU retrógrado uma vez que –30<0. Movimento Retilíneo Uniformemente Variado – MRUV Diferentemente do MRU, o movimento retilíneo uniformemente variado também conhecido por MRUV, demonstra que a velocidade varia uniformemente em razão ao tempo. O Movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) pode ser definido como um movimento de um móvel em relação a um ponto de referência ao longo de uma reta, na qual sua aceleração é sempre constante. Diz-se que a velocidade do móvel sofre variações iguais em intervalos de tempo iguais. No MRUV a aceleração média assim como sua aceleração instantânea são iguais. Função da velocidade determinada no MRUV Para obtermos a função velocidade no MRUV devemos relembrar e aplicar o conceito de aceleração média. amédia = ΔV Δt ΔV: Variação de velocidade Δt: Variação de tempo Vejamos o exemplo a seguir: Um carro encontra-se parado em uma rodovia federal devido uma colisão a pista está bloqueada. Após algum tempo a pista é liberada. O condutor do carro que estava parado acelera, depois de 5s o velocímetro do carro marca 30 km/h. Qual foi a aceleração média do carro? amédia = ΔV Δt 30 km/h = 8,33 m/s amédia = 8,33 - 0 5 amédia = 1,66 m/s² Então, considerando como o exemplo acima o móvel com velocidade inicial v0 no instante t0 = 0s e num instante posterior adquire uma velocidade v num instante de tempo t, temos: a = Δv Δt a = V – V0 / t – t0 Como t0 = 0s, segue: a = V – V0/t Isolando V, V = V0 + at Movimento acelerado e retardado Movimento acelerado: tomemos como exemplo a função v = 15 + 2t. Sabemos que sua velocidade inicial é v0 = 15 m/s e a aceleração constante do movimento é igual a 2 m/s², podemos perceber que qualquer valor para t positivo ou igual a 0 (t ≥ 0)a velocidade sempre será positiva, logo o movimento é acelerado. Movimento retardado: tomemos como exemplo a função v = -6 + 2t. Sabemos que sua velocidade inicial é v0 = -6m/s e sua aceleração constante é a = 2 m/s²,podemos perceber que para 0 ≤ t < 3 o movimento é retardado, e para t = 3 a velocidade do móvel se anula, assim sendo para t > 3 o móvel muda de sentido passa de retardado para acelerado. Exemplo: A velocidade de uma partícula varia de acordo com a função v = 4 + 8 t. Pede-se: a) A velocidade inicial da partícula b) A aceleração da partícula c) A velocidade da partícula no instante t = 2 s d) A variação de velocidade nos 4 primeiros segundos Resolução a) Como V = v0 + at, temos v = 4 + 8t, então v0 = 4 m/s b) Sua aceleração é constante característica do MRUV, a = 8 m/s² c) V = 4 + 8 · 2 = 20 m/s d) V4 = 4 + 8 · 4 = 36 m/s; Então ΔV= V4 - V0 = 36 – 4 = 32 m/s Função Horária do MRUV Sabendo-se que a aceleração no MRUV permanece constante podemos calcular a variação do espaço de um móvel no decorrer do tempo. S = S0 + V0t + at2 / 2 A fórmula acima constitui uma função quadrática (2ºgrau). Vejamos um exemplo rápido. Exemplo: Determine a velocidade inicial o espaço inicial e a aceleração do móvel uma vez que o mesmo encontra-se em MRUV seguindo a função S = 20 – 2t + t² Resolução Como S = S0 + V0t + at2 / 2,temos S0 = 20 m V0 = -2m/s a = 1·2 =2 m/s² Equação de Torricelli Se substituirmos a equação V = V0 + at na equação S = S0 + V0t + at2 / 2, teremos a equação de Torricelli: V² = V0 ² + 2·a·Δs 4)Exemplo: Um determinado veículo em certo instante, possui uma velocidade de 20 m/s. A partir deste instante o condutor do veículo acelera seu carro constantemente em 4 m/s2.Qual a velocidade que o automóvel terá após ter percorrido 130 m. Resolução: Aplicando a equação de Torricelli, temos V² = V0 ² + 2·a·Δs V² = 20² + 2·4·130 V² = 400 + 1040 V² = 1440 V² = √1440 V = 38m/s REFERÊNCIAS: http://www.infoescola.com/fisica/movimento-retilineo-uniforme/ http://www.infoescola.com/fisica/movimento-retilineo-uniformemente-variado/ Física Básica. Volume único. Nicolau e Toledo
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