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Gráficos do MRU e MRUV Na física, os gráficos são utilizados para comparar a relação entre duas grandezas físicas e analisar seu comportamento. Para os gráficos de movimento, utiliza-se grandezas como o espaço, velocidade e aceleração com relação ao tempo. De início, partiremos dos gráficos do MRU. MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME Para o MRU, temos as seguintes considerações: 𝑀𝑅𝑈 { |�⃗�| ≠ 0 𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 |�⃗�| = 0 A fórmula que descreve o espaço em função do tempo (S x t) é dado pela função: 𝑆(𝑡) = 𝑆𝑜 + 𝑣 ∙ 𝑡 Como esta função é do 1º grau, os gráficos que descrevem este movimento podem ser representados da seguinte forma: Matematicamente, tal gráfico representa uma função afim crescente, com o coeficiente angular maior que zero e coeficiente linear diferente de zero. Na física, tal coeficiente se assemelha a velocidade na função descrita. Portanto, pode-se afirmar que a velocidade é positiva e o coeficiente linear representa o espaço inicial. Dessa forma, tem-se que: 𝑣 > 0 → 𝑴𝒐𝒗𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒓𝒐𝒈𝒓𝒆𝒔𝒔𝒊𝒗𝒐 Em contrapartida, o gráfico acima apresenta-se como decrescente, em que o coeficiente angular é menor que zero. Portanto, o movimento será: 𝑣 < 0 → 𝑴𝒐𝒗𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒓ó𝒈𝒓𝒂𝒅𝒐 Ainda no MRU, o gráfico da velocidade em função do tempo (v x t) pode ser de dois jeitos: O primeiro representa todo movimento com 𝑣 > 0 (progressivo) e o segundo representa todo movimento com 𝑣 < 0. Vale salientar que ambos são representados por uma função afim constante por consequência do MRU ter velocidade constante ao longo do tempo. PROPRIEDADES Para o gráfico da função horária do espaço, temos: Calculando a tangente de θ, teremos: 𝑡𝑔 𝜃 = ∆𝑆 ∆𝑡 Logo, pode-se afirmar que: Para a função da velocidade, o gráfico segue da seguinte forma: A figura geométrica formada pelo gráfico é um retângulo. Calculando a área deste retângulo, fica da seguinte forma: 𝑆 = 𝑏 ∙ 𝐻 → 𝑆 = ∆𝑡 ∙ 𝑣 Assim, pode-se afirmar que: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO 𝑀𝑅𝑈𝑉 { |�⃗�| ≠ 0 𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 |�⃗�| ≠ 0 𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 O primeiro terá o gráfico plotado a partir da função horária do espaço para o MRUV, que é definida a partir de: 𝑆(𝑡) = 𝑆0 + 𝑉𝑜 ∙ 𝑡 + 𝑎 2 𝑡² Perceba que tal expressão é caracterizada por uma função quadrática, em que o seu gráfico será uma parábola, que terá os seguintes modos: Conforme é mostrado, o móvel na 1ª parte do gráfico percorre um movimento retardado, com 𝑎 > 0 e 𝑣 < 0. Já na segunda parte o móvel percorre um movimento acelerado, com 𝑎 > 0 e 𝑣 > 0. No vértice da parábola o móvel se encontra em repouso momentâneo (𝑣 = 0). Para o MRUV, teremos três tipos de situações: 1) Espaço em função do tempo; 2) Velocidade em função do tempo; 3) Aceleração em função do tempo. Nesse gráfico, a 1ª parte temos um movimento retardado, com 𝑎 < 0 e 𝑣 > 0 e a 2ª parte temos um movimento acelerado, com 𝑎 < 0 e 𝑣 < 0. Do mesmo modo, o vértice representa o móvel em repouso momentâneo, que faz apenas o móvel mudar de sentido. Para a velocidade, a função que descreve o movimento se faz da seguinte forma: 𝑣(𝑡) = 𝑣𝑜 + 𝑎 ∙ 𝑡 Tal expressão é do tipo 1º grau e portanto, será uma reta não perpendicular ao eixo, ficando da seguinte forma: Para esse caso, a função é crescente e o coeficiente angular maior que zero. Logo, pode-se dizer que a aceleração será numericamente igual a este coeficiente (𝑎 > 0). Nesse gráfico acima, a função é decrescente e o coeficiente angular é menor que zero. Portanto, a aceleração será negativa (móvel desacelerando → 𝑎 < 0). PROPRIEDADES Para a função horária da velocidade, teremos que: Calculando a tangente de θ, temos que: 𝑡𝑔 𝜃 = ∆𝑉 ∆𝑡 Logo, pode-se afirmar: Para o gráfico da aceleração em função do tempo no MRUV, tem-se o seguinte formato: Para tal retângulo, o cálculo da sua área será: 𝑆 = 𝑏 ∙ 𝐻 → 𝑆 = ∆𝑡 ∙ 𝑎 Logo, pode-se afirmar que: Em resumo das propriedades, tanto do MRU, como do MRUV, o esquema abaixo pode ser adotado:
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