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MOVIMENTO RETILÍNEO: Velocidade média, aceleração, e queda livre Christian Lua Rabelo Dominice Ednauro dos anjos teixeira Nicole Victória de Araujo da Silva São Luís - 2021 INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO Licenciatura em Física Disciplina de Seminário de Física 1 A cinemática é a parte mecânica que estuda e descreve os movimentos, sem se preocupar com as suas causas. Na cinemática, estudamos o movimento de um corpo qualquer, tratando o mesmo como uma partícula ou um ponto material 2 MOVIMENTO RETILÍNEO 2.1 Deslocamento, Tempo e velocidade média Movimento Na física, a idéia de movimento assume um significado restrito: “A variação, em função do tempo, da posição de um corpo em relação a outro corpo que serve de referência.” 2.1 Deslocamento, Tempo e velocidade média (Cont.) Outro conceito que depende fundamentalmente do referencial adotado é o de trajetória. A trajetória de um corpo pode ser entendida como o caminho que ele percorreu durante sucessivos instantes de tempo, ao longo de seu movimento. Casa → Sinal Casa → Piloto Piloto → Carro Deslocamento Esta grandeza, cuja unidade básica é o segundo, permite ordenar os sucessos em sequências, estabelecendo assim um passado, um presente e um futuro. Tempo O conceito de deslocamento decorre da definição de movimento. Já o conceito de distância percorrida, decorre da definição de trajetória. 2.1 Deslocamento, Tempo e velocidade média (Cont.) Informa a rapidez com que o corpo se desloca entre duas posições. Exemplo: Você caminha uma quadra com 60 metros de extensão, em linha reta, em 1 minuto. 1 metro Essa velocidade indica, que a cada 1 s de caminhada, você varia sua posição em 1m. Logo, define-se a velocidade média como sendo a razão entre o deslocamento ∆S e o intervalo de tempo ∆T associado a este deslocamento: A velocidade instantânea de um móvel será encontrada quando se considerar um intervalo de tempo (∆t) infinitamente pequeno, ou seja, quando o intervalo de tempo tender a zero (∆t = 0). Então, a velocidade que o velocímetro do carro mostra é a velocidade instantânea do carro, ou seja, a velocidade que o carro está no exato momento em que se olha para o velocímetro. 2.2 Velocidade Instantânea 2.3 Aceleração Média e Instantânea O que é aceleração? é uma grandeza vetorial que e mede a mudança da velocidade em relação ao tempo. Sua unidade no Sistema Internacional é o m/s². Velocidade = X Velocidade = Y Significa que sua velocidade mudou, logo houve aceleração 2.3 Aceleração Média e Instantânea (Cont.) OBS: toda aceleração é causada pela aplicação de uma força não nula. a — aceleração média Δt — intervalo de tempo V2 — velocidade final V1 — velocidade inicial A aceleração instantânea, por sua vez é calculada da mesma forma que a aceleração média, entretanto, o intervalo de tempo entre as medidas da velocidade são muito menor. Δt→ 0 2.3 Aceleração Média e Instantânea (Cont.) 2.3.1 Aceleração instantânea Movimento acelerado: Quando a velocidade de um corpo aumenta a cada segundo, dizemos que o seu movimento é acelerado. A aceleração nesse tipo de movimento é positiva. Movimento retardado: Nesse tipo de movimento, a velocidade do móvel diminui a cada segundo, por isso dizemos que o seu movimento é retardado. Quando a velocidade do móvel diminui, sua aceleração é negativa. 2.4 Movimento com aceleração constante Denominamos de mov. com aceleração constante se a variação de velocidade for sempre igual em intervalos de tempo iguais, então dizemos que este é um Movimento Uniformemente Variado (também chamado de Movimento Uniformemente Acelerado), ou seja, que tem aceleração constante e diferente de zero. 2.5.1 Movimento Uniformemente Variado trata-se de um movimento no qual a mudança de velocidade, chamada de aceleração, ocorre a uma taxa constante. O movimento uniformemente variado pode ser descrito por meio de funções horárias, similares àquelas usadas para o movimento uniforme, sendo mais gerais. 2.5.1 Movimento Uniformemente Variado 2.5.1.1 Exemplos gráficos Exemplo 1 Exemplo 2 Um jogador de futebol ao finalizar um lance na grande área para o gol chuta a bola e alcança a velocidade de 22 m/s em 0,2s o goleiro consegue parar a bola através do recuo dos braços determine a aceleração da bola ao ser parado pelo goleiro 2.5.1 Movimento Uniformemente Variado 2.5.1.2 Exercício de fixação am = Δv /Δt am = 22 / 0,2 am = 110 m/s² 2.5 QUEDA LIVRE 2.5.1 Queda dos corpos Quando um objeto cai, sua velocidade cresce em movimento acelerado. Quando um objeto sobe, sua velocidade diminui até ficar numa no ponto mais alto, a subida é o movimento retardado. ARISTÓTELES GALILEU GALILEI “Abandonando corpos leves e pesados de uma mesma altura, seus tempos de queda não seriam iguais.” “Abandonado de uma mesma altura, corpos leves e pesados caem atingindo o chão no mesmo instante.” Resistência do ar Força que atua no sentido contrário do movimento de um objeto qualquer. Movimento de queda dos corpos, no vácuo ou no ar, quando a resistência do ar é desprezível. Queda livre Movimento uniformemente acelerado Aceleração constante → aceleração da gravidade (g) g = 9,8 m/s² 2.5.2 Aceleração da gravidade 2.5.3 Equações da queda livre Podem ser empregadas no movimento de subida, porém deve-se lembrar que subida é um movimento retardado, assim, a aceleração será negativa, pois a velocidade é sempre positiva. A expressão que devemos utilizar é: 2.6 VELOCIDADE E POSIÇÃO POR INTEGRAÇÃO 2.6.1 Velocidade vetorial A expressão que devemos utilizar é: 2.6 VELOCIDADE E POSIÇÃO POR INTEGRAÇÃO 2.6.2 Velocidade escalar A expressão que devemos utilizar é: 2.6 VELOCIDADE E POSIÇÃO POR INTEGRAÇÃO 2.6.3 Posição real REFERÊNCIAS ALVARENGA, B. MÁXIMO, A. Curso de física: vol. 1. São Paulo: Scipione, 2010. HELERBROCK, Rafael. "Movimento uniformemente variado"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/movimento-uniformemente-variado.htm. Acesso em 27 de janeiro de 2021. KHAN ACADEMY. Problemas de movimento (com integrais definidas). Disponível em: <https://pt.khanacademy.org/math/ap-calculus-ab/ab-applications-of-integration-new/ab-8-2/a/analyzing-problems-involving-definite-integrals-and-motion>. Acesso em: 26 de jan. 2021. SOUZA, Prof. Dr. Edmilson Monteiro de; CORREA, Profa. Dra. Samanda C. Arruda. Cinematica: Bases e conceitos gerais. UEZO - Fundação Centro Universitário Estadual da Zona Oeste, Sd. Acesso em 27 de janeiro de 2021.
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