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Física A VELOCIDADE NO MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. A velocidade no movimento uniformemente variado ........................................................ 2 1.1. Definição do comportamento da velocidade .............................................................. 2 Exercícios ...................................................................................................................................... 5 Gabarito ........................................................................................................................................ 5 Resumo ......................................................................................................................................... 5 2 Introdução O movimento uniformemente variado é caracterizado pela ação de uma aceleração constante e diferente de zero. Essa característica tem uma consequência direta no comportamento da velocidade. Nesta apostila vamos abordar esse comportamento e estudar detalhadamente a velocidade no MUV Objetivos • Definir o comportamento da velocidade no movimento uniformemente variado. • Estabelecer a equação horária da velocidade. • Estudar a resposta gráfica dessa equação. 1. A velocidade no movimento uniformemente variado 1.1. Definição do comportamento da velocidade A velocidade é uma grandeza vetorial, que mede a taxa de variação da posição de corpo em movimento em função do tempo. Logo, a equação que descreve a velocidade no tempo é: 0 0 v a t s s v t t = − = − A velocidade pode apresentar comportamentos diferentes em diferentes tipos de movimento. Por exemplo ela pode se apresentar constante com o passar do tempo, ou pode variar ao longo do percurso. Além disso ela ainda pode variar de diferentes formas: constantemente (uniforme) ou até sem nenhum padrão. No MUV temos a ação de uma aceleração constante e diferente de zero. Essa característica da aceleração provoca na velocidade um comportamento de variação uniforme (por isso o nome: movimento uniformemente variado). Isso significa que em uma análise em intervalos de tempo iguais teremos sempre o mesmo valor de 3 acréscimo ou decréscimo da velocidade (∆v é constante para um ∆t constante também). A relação matemática entre velocidade e aceleração é dada por: 0 0 v a t v v a t t = − = − Considerando t0 = 0s, podemos reescrever a equação da velocidade, como: 0v v at= + Essa equação é chamada de equação horária da velocidade no movimento uniformemente variado. Analisando esta equação, notamos que é uma função de 1º grau e isso já é suficiente para uma análise de comportamento, pois sabemos que uma equação de 1º grau tem comportamento linear. IMPORTANTE! Como essa equação horária é uma função da velocidade em relação ao tempo, podemos denotar a aceleração como seu coeficiente angular e a velocidade inicial como seu coeficiente linear. Uma função de 1º grau tem comportamento linear e uma reta como resposta gráfica. Sua forma geral é dada por: ( )f x ax b= + Onde a é o coeficiente angular da reta e b o coeficiente linear da reta. 4 O coeficiente angular de uma reta determina a inclinação que essa reta terá graficamente. Sendo o coeficiente angular positivo temos uma reta crescente e se for negativo teremos uma reta decrescente. Sendo assim, o sinal da aceleração vai determinar se a reta da velocidade terá um comportamento crescente ou decrescente, ou seja, a aceleração positiva determina um aumento constante de velocidade, e uma aceleração negativa uma diminuição de velocidade. Graficamente temos o seguinte comportamento da velocidade para uma aceleração positiva (a > 0): 1 Gráficos v x t, para a > 0 com diferentes valores de velocidade inicial. Observando o gráfico acima vemos que a velocidade aumenta com o passar do tempo. Esse movimento é chamado movimento uniformemente variado acelerado. Graficamente temos o seguinte comportamento da velocidade para uma aceleração negativa (a < 0): 2 Gráficos v x t, para a < 0 com diferentes valores de velocidade inicial. Observando o gráfico acima vemos que a velocidade diminui com o passar do tempo. Esse movimento é chamado movimento uniformemente variado retardado. 5 Exercícios 1) (Autor, 2019) Um atleta que está disputando uma vaga para as olimpíadas precisa correr 100m em menos de 10s. Se ele conseguir percorrer essa distância em 9,8s. Sabendo que seu movimento tem as características do MUV e que a largada é feita a partir do repouso, determine a aceleração deste atleta na competição. Esboce os gráficos da aceleração e da velocidade em função do tempo do movimento do atleta. Gabarito 1) 0 0 s s v t t − = − 100 0 9,8 0 v − = − 10,2 /v m s= 0( )v t v at= + 10,2 0 .9,8a= + 10,2 9,8 a = 21,04 /a m s= Resumo Nesta apostila analisamos de maneira aprofundada o comportamento da velocidade no movimento uniformemente variado, observando a consequência da ação de uma aceleração constante e diferente de zero. 6 Vimos sua equação horária e relacionamos o tipo de função com o comportamento gráfico. Dessa forma compreendemos como o sinal da aceleração influencia o comportamento da velocidade, pois ela representa em sua equação o coeficiente angular da reta de velocidade. Para uma aceleração positiva temos um movimento acelerado, onde a velocidade aumenta de forma constante em intervalos de tempo iguais. Para uma aceleração negativa temos um movimento retardado, onde a velocidade diminui de forma constante em intervalos de tempo iguais. 7 Referências bibliográficas 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
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