Introdução à Física e Cinemática

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O QUE É FÍSICA?
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Grandeza Física
É uma propriedade de um corpo, ou característica de um fenômeno, que pode ser medida.
Ex: Comprimento (l), massa (m), tempo (t).
Medição de uma Grandeza Física
Utilização de operações matemáticas para descobrir o valor de uma grandeza. O valor sempre vem acompanhado de uma unidade de medida.
Ex: Comprimento (cm, m, km), massa (mg, g, kg, ton), tempo (s, min, h, dias, anos).
As medições podem ser diretas ou indiretas:
Diretas: compara-se uma grandeza com uma da mesma espécie, utilizando instrumentos graduados previamente. Ex: usar uma trena para medir o comprimento de uma sala.
Indiretas: recorre-se à equação de definição da grandeza, ou a outras relações matemáticas que a incluam. Ex: calcular a velocidade de um carro que percorre uma rota em determinado momento.
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Grandezas Físicas Fundamentais
Comprimento (metro ou m), massa (quilograma ou kg), tempo (segundos ou s), intensidade de corrente elétrica (Ampére ou A), temperatura (K), quantidade de matéria (mole ou mol), intensidade luminosa (Candela ou cd).
Grandezas e Unidades Derivadas
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Prefixos Multiplicativos
As vezes um número é tão grande ou tão pequeno que deve ser escrito de uma forma que seja mais prático visualizar seu tamanho. 
Ex: Um carro pesa 1200 kg ou 1,2 ton
 Eu tenho um pendrive de 8000000000 bytes
 ou um pendrive de 8 Gb
CINEMÁTICA
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Cinemática
Estuda o movimento dos corpos.
Conceitos que são fundamentais para entender a cinemática
Referencial: ponto que determina se o objeto está em movimento ou repouso.
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Conceitos que são fundamentais para entender a cinemática
Referencial: ponto que determina se o objeto está em movimento ou repouso.
Movimento: mudança de posição para se aproximar ou afastar do referencial.
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Conceitos que são fundamentais para entender a cinemática
Referencial: ponto que determina se o objeto está em movimento ou repouso.
Movimento: mudança de posição para se aproximar ou afastar do referencial.
Repouso: quando a posição de um objeto não se altera em relação a um referencial.
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Conceitos que são fundamentais para entender a cinemática
Referencial: ponto que determina se o objeto está em movimento ou repouso.
Movimento: mudança de posição para se aproximar ou afastar do referencial.
Repouso: quando a posição de um objeto não se altera em relação a um referencial.
Trajetória: linha que determina as diversas posições do objeto ao decorrer do tempo.
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Conceitos que são fundamentais para entender a cinemática
Referencial: ponto que determina se o objeto está em movimento ou repouso.
Movimento: mudança de posição para se aproximar ou afastar do referencial.
Repouso: quando a posição de um objeto não se altera em relação a um referencial.
Trajetória: linha que determina as diversas posições do objeto ao decorrer do tempo.
Deslocamento: distância percorrida entre o espaço inicial e final da trajetória.
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Velocidade Escalar Média
É a velocidade que um objeto leva a percorrer uma distância de um ponto 1 a um ponto 2 e um determinado intervalo de tempo. Unidade de velocidade é: km/h ou m/s.
Ex: Alonso decidiu passear pelas cidades próximas da região onde mora. Para conhecer os locais, ele gastou 2 horas percorrendo uma distância de 120 km. Que velocidade Alonso estava em seu passeio?
 
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Velocidade Escalar Média
Ex: Partindo do instante zero, um veículo sai da posição inicial de 10 metros e chega a posição final de 60 metros após 5 segundos. Qual a velocidade escalar média do veículo para efetuar esse percurso?
1º - Quem é s1, s2, t1 e t2?
2° - Aplica na fórmula!
s1 = 10 m, s2 = 60 m, t1 = 0, t2 = 5 s
OBS: Você sabe converter de m/s para km/h? E de m para km? E de s para h? 
Para converter m para km, dividimos o valor em m por 1000. 
Ex: 5000 m são 5 km pois 5000/1000 = 5 km
Para converter km para m, multiplicamos o valor em km por 1000. 
Ex: 3 km são 3000 m pois 3 x 1000 = 3000 m
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Velocidade Escalar Média
OBS: Você sabe converter de m/s para km/h? E de m para km? E de h para s? 
Para converter de h para s, primeiro convertemos para min e depois para segundo. 
Ex: 1 h tem 60 min		Pode utilizar regra de 3: 1 h – 60 min 
 1 min tem 60 s				 2 h – x min => 2 . 60 = 1 . x => x = 120 min
Logo 1 h tem 60 x 60 = 3600 s
Para converter de m/s para km/h, multiplicamos o valor em m/s por 3,6.
Para converter de km/h para m/s, dividimos o valor em km/h por 3,6.
 Ex: 72 km/h para m/s => divide por 3,6 => 72/3,6 = 20 m/s
Velocidade Instantânea
É a velocidade que um objeto está em um ponto em um determinado tempo. 
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Movimento Retilíneo Uniforme
Quando a posição de um objeto varia sempre no mesmo ritmo em um determinado percurso ou momento. Ou seja, em qualquer lugar do percurso ele terá a mesma velocidade (v = vm). Outra observação é que o móvel percorrerá distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. (t0 = 0)
Organizando a equação acima: 
Ex: Imagine que um carro tenha saído de um posto de gasolina na beira de uma estrada, no qual estava indicada sua posição na estrada, km 781. Considere que essa seja sua posição inicial (s0). Se a velocidade do carro é constante e igual a 80 km/h, qual será a sua posição após 4 horas de viagem, sabendo que ele se move no sentido crescente da trajetória?
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Quando o movimento ocorre no sentido crescente das posições (por exemplo, do km 30 para o km 90), ele é denominado progressivo, sendo, nesse caso, o valor da velocidade positivo (v = Δs/Δt e Δs é positivo). Caso o movimento ocorra no sentido decrescente das posições (do km 90 para o km 30), é denominado retrógrado, e o valor da velocidade apresenta sinal negativo, pois Δs é negativo. Desse modo, se alguém lhe disser que a velocidade de um carro é de –70 km/h, isso significa que o carro move-se a 70 km/h, no sentido decrescente das posições.
Gráficos de Velocidade vs. Tempo
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Gráficos de Velocidade vs. Tempo
V = s / t 
S = v x t
t = s / v 
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Gráficos de Posição vs. Tempo
x
Uma importante característica dessa reta é a sua inclinação ou declividade, representada pela letra a.
Como calcular a inclinação?
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Gráficos de Posição vs. Tempo
Para se encontrar a inclinação a de uma reta, utiliza-se o seguinte procedimento: 
• Marcam-se dois pontos na reta;
• Determina-se a diferença entre os valores das ordenadas e entre os valores das abscissas desses pontos (y2 – y1 = Δy e x2 – x1 = Δx);
• Calcula-se a razão entre Δy e Δx;
• Inclinação: a = Δy/Δx
Exercícios
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1 - Laura estava passeando no parque com uma velocidade de 10 m/s em sua bicicleta. Realizando a conversão de unidades, qual seria essa velocidade se expressássemos em quilômetros por hora?
2 - Um carro mantém uma velocidade escalar constante de 72,0 km/h. Em uma hora e dez minutos ele percorre, em quilômetros, a distância de:
V = 10 x 3,6 = 36 km/h
V = 72 km/h
T = 1 h e 10 min
1 h – 60 min
1 h e 10 min – 70 min
1 h – 60 min
X – 70 min
60 * x = 1 * 70
60x = 70
X = 70/60 = 7/6
X= 1,17 h
s = v*t
S = 72 km/h * 1,17 h
S = 84,24 km
Exercícios
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3 - Uma partícula se desloca 5 km a cada 10 segundos. Determine sua velocidade média em m/s.
4 - Analisando a tabela, calcule o valor da velocidade média.
S = 5 km = 5*1000 = 5000 m
T = 10 s
Vm = s/t = 5000/10 = 500 m/s
Vm = 10 – 5/ 2-1 = 5/1 = 5m/s
Vm = 20 – 5 / 4 – 1 = 15/3 = 5m/s
Exercícios
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5 - Carla saiu de onde mora em direção à casa de seus parentes, em uma distância de 280 km. Metade do percurso ela realizou com velocidade de 70 km/h e, na outra metade do caminho, ela decidiu reduzir ainda mais a velocidade, completando o percurso com 50 km/h. Qual foi a velocidade média realizada no percurso?
6 - Um elevador movimenta-se no sentido ascendente e percorre 40 m em 20 s. Em seguida, ele volta a posição inicial levando o mesmo tempo. A velocidade escalar média do elevador durante todo o trajeto vale:
S1 = 140 km
v1 = 70 km/h
t1 = s1/v1 = 140/70= 14/7 = 2 h 
S2 = 140 km
V2 = 50 km/h
T2 = 140/50 = 14/5 = 2,8 h
Ttotal = 2 + 2,8 = 4,8 h
Stotal = 280 km
V = 280/4,8 = 58,33 km/h
V = 40/20 = 2 m/s
V = -40/20 = -2 m/s
Exercícios
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7 - O gráfico da função horária S = v . t, do movimento uniforme de um móvel, é dado ao a seguir. Pode-se afirmar que o móvel tem velocidade constante, em m/s, igual a:
8 - Um automóvel percorre uma estrada com função horária s = – 40 + 80t, onde s é dado em km e t em horas. O automóvel passa pelo km zero após:
Exercícios
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9 - Dois móveis A e B, ambos com movimento uniforme percorrem uma trajetória retilínea conforme mostra a figura. Em t = 0, estes se encontram, respectivamente, nos pontos A e B na trajetória. As velocidades dos móveis são vA = 50 m/s e vB = 30 m/s no mesmo sentido.
10 - A tabela registra dados do deslocamento x em função do tempo t, referentes ao movimento retilíneo uniforme de um móvel. Qual é a velocidade desse móvel?