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Bases Físicas CCE1006 Mecânica - Movimento dos Corpos (Adaptado do material do SAVA) Cinemática – Estuda o movimento sem preocupação em explicar as causas. Faz uma análise matemática dos movimentos, mostrando equações e gráficos que podem expressá-los e diferenciá-los Dinâmica – Estuda o movimento se preocupando em explicar as causas. Como o movimento é originado por forças. Podemos dizer que a Dinâmica é o estudo das forças. Mecânica Todo movimento é relativo! Depende do REFERENCIAL! Principais conceitos Referencial Repouso (posição fixa) vs. Movimento (posição variável) Dependem do referencial em que se põe o observador! Outros sistemas utilizados nas Engenharias coordenadas polares coordenadas cilíndricas coordenadas esféricas Trajetória é o conjunto das posições percorridas por um corpo. A trajetória é dada pelas posições que um corpo ocupa ao longo do tempo. O movimento pode ser definido como a alteração da posição (ou coordenadas ) no tempo. y x (x1,y1) (x4,y4) Principais conceitos Trajetória Sistema CARTESIANO de coordenadas (mais comum, mais abrangente) Principais conceitos Velocidade Caso a coordenada mude no tempo, dizemos que há uma velocidade na direção da mudança. É necessário ,medir quão rapidamente varia essa posição com o tempo. Então, a velocidade fornece a taxa de variação da posição naquele momento onde foi observada. A forma como a velocidade se comporta durante o movimento de fine o tipo de movimento. Movimento Unidimensional = movimento retilíneo eixo das coordenadas (x) Origem (x = 0) direção e sentido movimento retilíneo Mecânica 1 - Movimento dos Corpos Movimento Unidimensional Movimento Bidimensional duas coordenadas (x,y) origem (x = 0 e y = 0) direção e sentido movimento planar Movimento Tridimensional três coordenadas (x,y,z) origem (x = 0, y = 0 e z =0) direção e sentido movimento espacial Podem ser decompostos em movimentos unidimensionais independentes! Mecânica 1 - Movimento dos Corpos Movimento Bi e Tridimensional Principais conceitos Aceleração Da mesma forma que a velocidade quantifica a taxa de variação da posição, também se pode definir uma grandeza para medir a variação da velocidade. É a aceleração. Quando se diz que a aceleração que um corpo tem é igual a 10 m/s2, se está informando que em cada segundo do movimento, a velocidade muda em 10m/s. Obs:. Conhecendo posição, velocidade e aceleração, o movimento de um corpo é completamente determinado. Principais conceitos Grandezas do Movimento e Unidades Internacionais de Medidas (SI) Posição: x, y, z... Unidades no SI: m (metros) Outras Unidades: Sistema Inglês: pés, polegadas e milhas. Tempo: t Unidades no SI: s (segundos) Outras Unidades: Minutos, horas, dias, ano. Velocidade: v Unidades no SI: m/s Outras Unidades: km/h, milhas/h, mm/s. v = Δx/Δt = (x-x0)/(t-t0) Aceleração: a Unidades no SI: m/s² Outras Unidades: km/h², milhas/h², mm/s². a = Δv/Δt = (v-v0)/(t-t0) Aula 03: Mecânica 1 – Movimento dos Corpos 9 Quanto à velocidade : Repouso: v = 0 e a = 0 Movimento Retilíneo Uniforme (MRU): v = constante e a = 0 Movimento Retilíneo Variável: v é variável e a = constante Quanto à aceleração: Aceleração é nula vetor velocidade constante = MRU Aceleração é constante = Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) Se o sentido da aceleração é contrário ao da velocidade, ou seja, a velocidade diminui com o tempo: Mov. Ret. Unif. Retardado Se o sentido da aceleração é idêntico ao da velocidade, ou seja, a velocidade aumenta com o tempo: Mov. Ret. Unif. Acelerado Caracterização do movimento retilíneo 18/09/2018 Movimento Uniforme, velocidade constante x = x0 + v (t-t0) Movimento Uniformemente Acelerado, velocidade variada e aceleração constante x = x0 + v0t + (a/2)t² para t0 = 0 v = v0 + at Eq. Torricelli: v² = v0² + 2a(x-x0) Equações do movimento retilíneo Entre os diversos movimentos que ocorrem na natureza houve sempre interesse no estudo do movimento de queda dos corpos próximos à superfície da Terra. Quando abandonamos um objeto de certa altura, podemos verificar que, ao cair, sua velocidade cresce. Nesse caso, o movimento é acelerado. Porém, se jogarmos um objeto para cima, a velocidade diminuirá até se anular no ponto mais alto e, nesse caso, o movimento é retardado. Queda dos corpos Aristóteles → Corpos leves e pesados quando abandonados de uma mesma altura, teriam tempos de queda diferentes . Essa afirmação perdurou por quase 2 mil anos. Galileu → Colocou em dúvida as ideias de Aristóteles. Os tempos seriam iguais para o caso da queda ser realizada sem a influência do ar (vácuo). O ar exerce efeito retardador na queda de qualquer objeto. Queda dos corpos O movimento de queda dos corpos no vácuo ou no ar, quando a resistência do ar é desprezível, é denominado de queda livre. O movimento de queda livre é acelerado e uniforme, isto é, durante a queda, o objeto cai com aceleração constante e chamada de aceleração da gravidade. g = 9,8 m/s2 OBS: As equações usadas são as mesmas do MRUV, porém a aceleração será a gravitacional. Queda livre Os movimentos de projéteis combinam dois tipos de movimento retilíneo: Movimento Retilíneo Uniforme – MRU – (na direção horizontal) e Movimento Retilíneo Uniformemente Variado – MRUV – (movimento de subida retardado pela aceleração da gravidade e/ou posterior movimento de descida acelerado pela gravidade). Movimento de projéteis
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