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Física O MOVIMENTO PROGRESSIVO 1 Sumário Introdução...................................................................................................................................... 2 Objetivos......................................................................................................................................... 2 1. Orientação da trajetória............................................................................................................ 2 2. O movimento progressivo......................................................................................................... 4 Exercícios........................................................................................................................................ 6 Gabarito.......................................................................................................................................... 7 Resumo......................................................................................................................................... 8 2 Introdução Nas últimas aulas temos estudado o MRU e dado uma ênfase maior aos atributos principais do movimento, que são as posições (a inicial e a atual) e a velocidade. Usando uma abordagem mais informal, você foi apresentado a um conceito muito importante para o MRU em particular e os MU’s em geral, que é a orientação da trajetória. Esse conceito por si só não é extremamente importante no estudo do movimento de um único corpo em MRU, mas é fundamental quando a análise envolve o movimento de dois ou mais corpos. Segundo esse conceito, temos duas situações possíveis: o movimento pode ser alinhado com a orientação da trajetória, nesse caso, é chamado de progressivo. Caso seja contrário à orientação da trajetória, é chamado de retrógrado. Nessa aula vamos estudar um pouco mais detalhadamente os Movimentos Progressivos. Veremos como é feita a análise numérica da velocidade, suas características quantitativas e qualitativas e sua representação gráfica. Temos várias informações importantes que podem lhe ser úteis no ENEM. E aí, está pronto? Objetivos ● Conceituar a Orientação da trajetória; ● Analisar características do movimento progressivo; ● Identificar a representação do movimento progressivo no gráfico s x t. 1. Orientação da trajetória Vimos em aulas anteriores que a velocidade é uma grandeza vetorial, ou seja, possui módulo (ou magnitude), direção e sentido. Por definição, o módulo de um número é sempre um valor positivo, ou seja, o módulo de uma velocidade nunca é negativo. Veja a figura:[Carro e Furgão, Ref. 1] 3 1 Veículos trafegando em linha reta, com velocidades constantes e sentidos contrários Como você pode ver, mesmo que os dois veículos acima tenham o mesmo módulo da velocidade, que no caso é de 30 m/s, os movimentos que eles realizam são claramente diferentes: estão indo em sentidos opostos. Para diferenciar as duas velocidades, primeiro determinamos qual é a orientação da trajetória que queremos adotar como positiva e, depois, seguimos utilizando o mesmo padrão. No exemplo acima, a orientação para a direita é definida como positiva e, para a esquerda, como negativa. Assim: 30 30 Carro Fugão m v s m v s = = − Ou seja: Carro Furgãov v Já para os módulos, temos: 30 30 / 30 30 / Carro Furgão v m s v m s = = − Ou seja: Carro Furgãov v= Dessa maneira, podemos perceber que surgem duas possibilidades diferentes para MRU: 4 0 0 (1) . (2) . s s v t s s v t = + = − Note que os módulos (termos entre barras | | ) não são negativos, mas os sinais estão fora dos módulos, de forma que as Equações assumam formas diferentes. 2. O movimento progressivo Vamos falar do movimento em que o vetor velocidade aponta para o mesmo sentido da orientação positiva da trajetória, ou seja, cujo sinal da velocidade é positivo. Chamamos esse tipo de movimento de Progressivo. [Carro, Ref. 2] 2 Veículo se deslocando em movimento progressivo A figura acima indica que a orientação positiva é para a direita. Dessa forma, à medida que o tempo passa, o a posição s do corpo sempre irá aumentar, o que pode ser analisado no Gráfico s x t a seguir, de um movimento progressivo: Note que a reta do gráfico é inclinada para cima, ou seja, os valores sempre aumentam com o tempo. Outra característica importante dos movimentos progressivos é que a posição final s de um corpo sempre será maior que a posição inicial 0s , não importando de onde tenha começado o movimento. Veja os exemplos a seguir: 5 (1) (2) (3) Observando de forma qualitativa, percebemos que o valor de Δs, para movimentos progressivos, sempre será positivo. Ou seja, à medida que o tempo passa, a posição s só aumenta, nunca diminui. Veja os valores de Δs para os gráficos acima: ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 1 30 10 20 2 25 0 25 3 25 5 30 s s s s m s s s s m s s s s m = − → = − = + = − → = − = + = − → = − − = + E, como você pode ver, os movimentos de maior módulo da velocidade produzem um Δs maior: 3 2 1v v v , logo: 3 2 1s s s . 6 Exercícios 1. Quatro remadores estão treinando em uma raia com 2 km de extensão. Cada um está posicionado em um ponto qualquer da raia e se deslocam conforme a figura abaixo. [Remador, Ref. 3] Considerando as informações acima, quais executarão movimentos progressivos? a) 1 e 4 b) Somente 4 c) 1, 2 e 3 d) Somente 3 2. As tabelas abaixo representam corpos que descrevem trajetórias sem curvas e com velocidades constantes. Quais os módulos das velocidades dos movimentos considerados progressivos? a) 8 m/s e 4 m/s b) 8 m/s e 10 m/s c) 4 m/s e 6 m/s 7 d) 6 m/s e 10 m/s 3. Um móvel desenvolve velocidade constante sobre um trajeto retilíneo, passando pela posição 30 m aos 5 s de movimento e pela posição 80 m aos 10 s. Marque a alternativa que indica a função horária do espaço para esse móvel e classifique corretamente o tipo de movimento executado. a) s(t) = -2 + 10t ; Movimento retrógrado b) s(t)= 20 - 10t ; Movimento progressivo c) s(t)= 20 + 15t ; Movimento progressivo d) s(t)= -20 + 10t ; Movimento progressivo Gabarito 1. Para determinar a orientação de um corpo segundo a trajetória, basta analisarmos o sinal da velocidade na sua equação horária. Se for positiva, o movimento é progressivo. Se for negativa, o movimento é retrógrado. Na figura do enunciado, vemos que os remadores 1 e 4 possuem velocidades positivas. Resposta: letra A. Remadores 1 e 4. 2. Inicialmente, é necessário descobrir quais corpos descrevem movimentos progressivos. Para isso, basta identificar em quais tabelas a posição cresce à medida que o tempo passa. Isso ocorre com os corpos 1 e 3. Agora, é necessário calcular a velocidade deles. Sabemos que: s v t = Assim, 1v é dada por: 1 1 (25 ( 5)) 30 5 0 5 6 / v v m s − − = = − = E 3v é dada por: 3 3 (30 10) 20 5 0 5 4 / v v m s − = = − = 8 Resposta: Letra C. 4 m/s e 6 m/s 3. O deslocamento do móvel foi de 80 – 30 = 50m dentro de um intervalo de tempo de 10 – 5 = 5 s, assim, podemos definir a sua velocidade média como: 5010 / 5 s v t v m s = = = Como a velocidade é um valor positivo, podemos entender que o móvel executa um movimento a favor do sentido adotado e, por isso, ele é progressivo. A função horária do espaço é dada por: ( ) 0 .s t s v t= + , em que s é a posição final do móvel, s0, a posição inicial; v, a velocidade; e t, o instante de tempo. A posição inicial do móvel em questão será aquela ocupada em t=0 s. Para obter essa posição, devemos retroceder 5 s no tempo. Como a velocidade é de 10 m/s, em 5 s o móvel anda 50 m; sendo assim, a posição inicial é - 20 m (30 – 50 = - 20). A função horária do espaço é: s = - 20 + 10t Resposta: Letra D. s(t)= -20 + 10t; Movimento progressivo Resumo Nessa aula estudamos o conceito de Orientação da trajetória e sua importância para a análise do MRU. Vimos também detalhes sobre o Movimento Progressivo: conceito, representação equacional e gráfica. Pontos importantes a lembrar: - O referencial da trajetória é fundamental para a análise do MRU. Sempre que possível, procure identificar o sentido que a referência dada segue; - Para comparar mais de um corpo no MRU, adote sempre a mesma orientação de trajetória; - Movimentos progressivos são aqueles cuja velocidade vetorial está alinhada ao sentido da trajetória, ou seja, é positiva; - Gráficos s x t de movimentos progressivos são aqueles em que a reta aponta para cima (inclinação positiva); - A posição inicial não interfere na classificação do movimento como progressivo. 9 Referências bibliográficas HALLIDAY D.; RESNICK R. e WALKER J. Fundamentos de Física: mecânica. Volume 1. 10ª edição. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2016. Referências imagéticas Freepik. https://br.freepik.com/vetores-gratis/conjunto-de-transporte-urbano-isometrico-carros-com-sombras- isoladas-no-fundo-branco_2688301.htm - Acessado em 13/06/2019 às 22:46 The noun project. https://thenounproject.com/term/car/2293365/ - Acessado em 15/06/2019 às 11:48 The noun project. https://thenounproject.com/term/rowing/34439/ - Acessado em 16/06/2019 às 17:34