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Física O INTERVALO DE TEMPO NO MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. O tempo no movimento uniformemente variado ............................................................... 2 1.1. A importância do tempo no MUV ................................................................................. 2 1.2. Análise das grandezas em função do tempo ............................................................... 3 1.2.1. A posição em função do tempo ................................................................................... 3 1.2.2. A velocidade em função do tempo .............................................................................. 3 1.2.3. A aceleração em função do tempo .............................................................................. 4 Exercícios ...................................................................................................................................... 5 Gabarito ........................................................................................................................................ 6 Resumo ......................................................................................................................................... 7 2 Introdução Nesta apostila você verá o estudo do intervalo de tempo no movimento uniformemente variado. Dessa forma, avaliamos como a velocidade a aceleração e as posições se comportam. Após esse estudo veremos como as grandezas citadas acima se comportam no decorrer do tempo. Objetivos • Aplicar os conceitos do intervalo de tempo no movimento uniformemente variado. 1. O tempo no movimento uniformemente variado 1.1. A importância do tempo no MUV A observação de um fenômeno físico, como um movimento qualquer, exige que tenhamos critérios de análise bem definidos para que nosso estudo seja válido na ciência. No estudo do movimento uniformemente variado não é diferente. É importantíssimo que tenhamos critérios de referenciais bem definidos, de posição, de velocidade e principalmente de tempo. O conceito do MUV apresenta características rígidas, como aceleração constante e diferente de zero e uma velocidade que sofre variações iguais em intervalos de tempo iguais. Analisando estas características notamos que elas são referentes ao passar do tempo, a aceleração é constante em todo o tempo observado e a velocidade precisa variar linearmente em intervalos de tempo iguais. Isso mostra o quanto a determinação do tempo de observação é essencial para que o movimento uniformemente variado seja identificado corretamente. Se não definirmos intervalos de tempo iguais, não poderemos afirmar se a velocidade varia de forma linear com o passar do tempo. Descaracterizando assim o MUV. Outra observação importante são as funções que descrevem o movimento. As denominamos funções horárias, tanto para posição, quanto para velocidade. Elas são descritas em função do tempo. Com isso, os gráficos de cada grandeza envolvida também são construídos em função do tempo. 3 1.2. Análise das grandezas em função do tempo 1.2.1. A posição em função do tempo No movimento uniformemente variado a posição varia com o passar do tempo de acordo com a seguinte função horária: 2 0 0( ) 2 at s t s v t= + + Onde: s→ posição final 0s → posição inicial 0v → velocidade inicial a→ aceleração t→ tempo Os gráficos seguintes mostram o comportamento da posição em função do tempo de uma partícula em MUV para uma aceleração positiva e para uma aceleração negativa. 1 Gráficos da posição versus tempo (s x t) 1.2.2. A velocidade em função do tempo No movimento uniformemente variado a velocidade varia com o passar do tempo de acordo com a seguinte função horária: 4 0( )v t v at= + Onde: v→ velocidade final 0v → velocidade inicial a→ aceleração t→ tempo Os gráficos seguintes mostram o comportamento da velocidade em função do tempo de uma partícula em MUV para uma aceleração positiva e para uma aceleração negativa. 2 Gráficos da velocidade versus tempo (v x t) 1.2.3. A aceleração em função do tempo No movimento uniformemente variado a aceleração não varia com o passar do tempo. Ela é constante (uniforme). 2 Aceleração Os gráficos seguintes mostram o comportamento da aceleração em função do tempo de uma partícula em MUV. Para uma aceleração positiva (a > 0) chamamos 5 o movimento de acelerado e para uma aceleração negativa (a < 0) chamamos o movimento de retardado. 3 Gráficos da aceleração versus tempo (a x t) DICA Dessa forma resumimos todas as análises possíveis do movimento uniformemente variado em função do tempo. Seguindo os padrões de um método científico, qualquer observação de um movimento (ou fenômeno físico) pode ser estuda profundamente. O mais importante é definir os critérios corretamente! Exercícios 1) (FEI-SP, 2017) No movimento retilíneo uniformemente variado, com velocidade inicial nula, a distância percorrida é: a) diretamente proporcional ao tempo de percurso b) inversamente proporcional ao tempo de percurso c) diretamente proporcional ao quadrado do tempo de percurso Para fazer a análise de um movimento procure manter o critério de tempo para todas as grandezas observadas, ou seja, se você definir um ∆t para analisar a velocidade, use o mesmo ∆t para analisar a posição. 6 d) inversamente proporcional ao quadrado do tempo de percurso e) diretamente proporcional à velocidade. 2) Questão retirada do Colégio Web: Num teste de desempenho, um carro consegue atingir a velocidade de 88m/s em 8s. Sabendo-se que o movimento do carro é uniformemente acelerado e que ele parte do repouso, qual a distância percorrida durante os 8s? Gabarito 1) A equação que relaciona a velocidade inicial, a distância percorrida e o tempo é: 2 0 0( ) 2 at s t s v t= + + Quando v0 é igual a zero e se considerarmos que a distância percorrida ΔS é igual a (S-S0), podemos reescrever a equação acima da seguinte forma: 2 2 at s = Assim, podemos concluir que a distância percorrida é proporcional ao quadrado do tempo. A alternativa correta é a C 2) Solução: A aceleração do carro é, a partir da expressão para a velocidade em função do tempo, 0 2 88 0 .8 11 / v v at a a m s = + = + = A distância percorrida é: 7 2 0 0 2 ( ) 2 11.(8) 0 0.8 2 352 at s t s v t s s m = + + = + + = Resumo Nesta apostila você viu o estudo do tempo no movimento uniformemente variado. Para isso, foi preciso primeiramente definir os conceitos do movimento uniformemente variado. Dessa forma, avaliamos como a velocidade, a aceleração e a posição se comportam ao longo do tempo. Destacamos a importância da definição do intervalo de tempo de observação do movimento. 8 Referências bibliográficas Mundo Educação:https://mundoeducacao.bol.uol.com.br - Acessado em: 18/02/2019 às 17h30 Centro Universitário FEI: https://portal.fei.edu.br/ - Acessado em: 18/02/2019 às 17h30 Física, volume 1 (Ensino médio). Ricardo Helou Doca, Gualter José Biscuola, Newton Villas Bôas. 1.ed. São Paulo: Saraiva, 2010. Referências imagéticas www.thenounproject.com www.pexels.com