AULA DE CINEMÁTICA

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Prof. Josué Freitas 
Física I - Cinemática 
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
1. Cinemática: É a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos ou partículas sem levar em conta as causas.
2. Ponto Material (partícula):
 São corpos de dimensões desprezíveis comparadas com outras dimensões dentro do fenômeno observado. 
Um automóvel é um ponto material em relação a rodovia BR 324.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
3. Corpo Extenso
São corpos cujas dimensões não podem ser desprezadas comparadas com outras dimensões dentro do fenômeno observado.
 Por exemplo:
um automóvel em relação a uma garagem.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
Atenção!! Observe que ser ponto material ou corpo extenso depende do referencial de observação 
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
4. Movimento, repouso e referencial
Diremos que um móvel está em movimento em relação a certo referencial quando o móvel sofre um deslocamento em relação ao mesmo referencial, isto é, quando há uma variação da posição do móvel em função do tempo decorrido.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
4. Movimento, repouso e referencial
É possível haver movimento em relação a certo referencial sem que o móvel se aproxime ou se afaste do mesmo. É o caso de um móvel em movimento circular, quando o referencial adotado é o centro da trajetória. Sua posição varia com o tempo, mas a distância do móvel em relação ao centro da trajetória não varia.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
5. Trajetória
É o conjunto dos pontos ocupados pelo móvel no correr de seu movimento.
 
Com relação à trajetória você deve saber que:
 
a) A trajetória determina uma das características do movimento. Poderemos ter movimentos retilíneos, circulares, parabólicos etc., em função da trajetória seguida pelo móvel.
 
b) A trajetória depende do referencial adotado. No caso de um corpo solto de um avião que se move horizontalmente com velocidade constante, para um observador fixo ao solo, a trajetória é parabólica, ao passo que para o piloto a trajetória é considerada uma reta.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
Atenção!! Observe que: quem estiver dentro do avião verá o objeto cair em linha reta e, quem estiver na Terra verá um arco de parábola.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
 Mecânica 
Em um ônibus que se desloca com velocidade constante em relação a uma rodovia reta que atravessa uma floresta, um passageiro faz a seguinte afirmação: "As árvores estão se deslocando para trás".
Essa afirmação é ________ pois, considerando-se _______ como referencial, é (são) _________que se movimenta(m).
Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas da frase.
a) correta – a estrada – as arvores
b) correta – as arvores – a estrada
c) correta – o ônibus – as arvores
d) incorreta – a estrada – as arvores
e) incorreta – o ônibus – as arvores
Exemplo 1
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
6 - Distância percorrida
Em nosso estudo de cinemática chamaremos distância percorrida pelo móvel à medida associada à trajetória realmente descrita por ele.
O hodômetro colocado junto ao velocímetro do carro mede o caminho percorrido por ele. A indicação do hodômetro não depende do tipo de trajetória e nem de sua orientação. Por esse motivo consideramos a grandeza distância percorrida como a grandeza escalar, a qual indica uma medida associada à trajetória realmente seguida.
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
7. Deslocamento
 
Definimos deslocamento de um móvel em relação a certo referencial como sendo a variação do vetor posição em relação a esse mesmo referencial.
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8. Velocidade vetorial média
Chamamos vetor velocidade média (Vm) à razão entre o deslocamento (x) do móvel e o temo decorrido (t) nesse deslocamento. 
9. Velocidade escalar média
Chamamos velocidade escalar média (Vm) à razão entre o caminho percorrido (d) e o tempo gasto (t) para percorrê-lo.
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
A velocidade média no Sistema Internacional de Unidades (S.I.) é medida em: m/s
Lembre-se que:
Para transformarmos km/h em m/s basta dividirmos o número por 3.6;
Para transformarmos m/s em km/h basta multiplicarmos o número por 3.6.
 Mecânica 
Exemplo 2
A distância entre o marco zero de Recife e o marco zero de Olinda é de 7 km. Supondo que um ciclista gaste 1h e 20 min pedalando entre as duas cidades, qual a sua velocidade escalar média neste percurso, levando em conta que ele parou 10 min para descansar?
 RECIFE 
 d=7 km 
OLINDA
 Mecânica 
Exemplo 2
Resolução:
O tempo que o ciclista ficou parado faz parte do evento físico, logo deve ser incluído. 
d = 7 km
t = 1h e 20 min + 10 min = 1h e 30 min = 1,5h
 
 Vm = d Vm = 7 = 4,66 km/h
 t 1,5
 
 Mecânica 
Exemplo 3
A distância do Sol até a Terra é de 150 milhões de quilômetros. Se a velocidade da luz for tida como 300 000 km/s, quanto tempo demora para a luz solar atingir a Terra?
Solução:
 Mecânica 
I- CONCEITOS BÁSICOS DE CINEMÁTICA
A velocidade de um móvel, normalmente, é variável. Esta ideia nos permite estabelecer uma nova grandeza física associada à variação da velocidade e ao tempo decorrido nessa variação. Essa grandeza é a aceleração.
Aceleração de um movimento é a razão entre a variação da velocidade e o intervalo de tempo decorrido.
10. Aceleração de um móvel
 Mecânica 
Exemplo 5
Qual a aceleração média de um movimento uniforme variado, de acordo com a tabela de valores abaixo:
	m/s	24	20	16	12
	 s	0	2	4	6
 Mecânica 
Exemplo 6
O maquinista de um trem aciona os freios da composição reduzindo sua velocidade de 40 km/h para 30 km/h em 1 minuto. Qual a desaceleração do trem?
Solução
 Mecânica 
II- Movimento Retilíneo Uniforme
O movimento de um corpo é chamado retilíneo uniforme quando a sua trajetória for uma reta e ele efetuar deslocamentos iguais em intervalos de tempos iguais. Isso significa que a sua velocidade é constante e diferente de zero.
 Mecânica 
II- Movimento Retilíneo Uniforme
 , e, 
 
Características:
deslocamentos iguais em tempos iguais.
v
v
v
Velocidade: 
 Função Horária: 
 Mecânica 
II- Movimento Retilíneo Uniforme
 Mecânica 
II- Movimento Retilíneo Uniforme
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
O movimento de um móvel é chamado retilíneo uniformemente variado quando a sua trajetória é uma reta e o módulo da velocidade sofre variações iguais em tempos iguais. Isso significa que a aceleração é constante e diferente de zero.
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
Atenção! Acelerado: o Módulo da velocidade aumenta no decorrer do tempo.
Retardado: o Módulo da velocidade diminui no decorrer do tempo.
 
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
Características:
O módulo da velocidade sofre variações iguais em tempos iguais.
v
Função Horária da Velocidade: 
 Função Horária do Movimento: 
 Equação de Torricelli: 
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
 Mecânica 
III- Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
 Mecânica 
Uma partícula desloca-se em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado de acordo com a seguinte função horária das posições: s = 32 – 15.t + 4.t2, em unidades do S.I.. Determine:
A posição inicial.
A velocidade inicial. 
A aceleração.
Exemplo 7
 Mecânica 
a) 
s = s0 + V0.t + 1 .a.t2
 2
s = 32 – 15.t + 4.t2
X0 = 32m
b) 
s = s0 + V0.t + 1 .a.t2
 2
s = 32 – 15.t + 4.t2
V0 = -15m/s
Resolução
s = s0 + V0.t + 1 .a.t22
a = 8 m/s2
c) 
Exemplo 7
 Mecânica 
Uma motocicleta pode manter uma aceleração constante de 10 m/s2. A velocidade inicial de um motociclista que deseja percorrer uma distância de 500 m, em linha reta, chegando ao final com uma velocidade de 100 m/s, é de:
V0
100m/s
500 m
Exemplo 8
 Mecânica 
Resolução
V2 = V02 + 2.a.s
COMO V = 100 m/s , s =500 m e a = 10 m/s2
 Temos:
 
1002 = V02 + 2.10.500
10000 = V02 + 10000
 V0 = 0
Exemplo 8
Equação de Torricelli
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
A queda livre é o movimento de um objeto que se desloca livremente, unicamente sob a influência da gravidade;
Não leva em consideração a resistência do ar ao movimento.
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
Quem tinha razão sobre a queda dos graves (pesados)?
Galileu
Aristóteles
?
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
Galileu, o primeiro físico moderno, estudou a queda dos corpos
E refutou a hipótese de Aristóteles....
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
O valor (módulo) da aceleração de um objeto em queda livre é g = 9.80 m/s2 (adota-se em geral 10m/s2 ):
g diminui quando aumenta a altitude
9.80 m/s2 é o valor médio à superfície da Terra.
Os movimentos de lançamento vertical e queda livre são movimentos retilíneos.
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
 Mecânica 
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
g
v
O Movimento de queda livre é um movimento uniformemente acelerado
(+)
y
g
v0
O Movimento de lançamento vertical é um movimento uniformemente retardado
(+)
y
y0
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
As equações obtidas para partículas em movimento com aceleração constante (MRUV) são aplicáveis ao corpo em queda livre. Assim 
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
Queda sem resistência do ar
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
Queda com resistência do ar
 Mecânica 
III- Movimento de Queda Livre
 Mecânica 
Um corpo cai livremente a partir do repouso; calcule a sua posição e velocidade em t = 1.0. Considere g=10 m/s2
Resolução
Exemplo 9
 Mecânica 
Assinale com V de verdadeiro ou F de falso. 
QUEDA LIVRE 
( ) As acelerações dos corpos em queda livre dependem das massas dos corpos. 
 ( ) Na queda livre, o tempo de queda pode ser determinado se conhecermos a altura da queda e a aceleração da gravidade do local. 
 ( ) Na queda livre, a velocidade com que o corpo chega ao plano de referência pode ser determinada se conhecermos a altura de queda relativa a esse plano e a aceleração da gravidade do local. 
 ( ) Na queda livre os espaços percorridos na vertical são proporcionais ao tempo de percurso. 
 ( ) Na queda livre, quando o corpo atinge a metade do percurso, sua velocidade será igual à metade da velocidade com que atinge o plano de referência. 
( ) Na queda livre os espaços percorridos na vertical são proporcionais aos quadrados do tempo de percurso. 
 Mecânica 
Assinale com V de verdadeiro ou F de falso. 
LANÇAMENTO VERTICAL 
( ) Um corpo lançado verticalmente para cima realiza movimento uniformemente acelerado. 
( ) No lançamento vertical ascendente no vácuo o tempo de subida é igual ao tempo de descida. 
( ) A partir de um plano de referência um corpo é lançado verticalmente para cima com velocidade V. Ao retornar ao plano de referência o corpo apresenta velocidade em módulo igual a V.
( ) Você poderá calcular a máxima altura atingida por um corpo lançado verticalmente para cima no vácuo se conhecer a velocidade de lançamento e a aceleração da gravidade do local. 
( ) No ponto de cota máxima, a velocidade de um corpo lançado verticalmente para cima, no vácuo, vale a metade da velocidade de lançamento. 
( ) No ponto de altura máxima no lançamento vertical, a aceleração é nula. 
( ) No lançamento no ponto de altura máxima a velocidade do móvel é nula.
 Mecânica 
Na Lua, a aceleração da gravidade tem valor de 1,6 m/s² , aproximadamente seis vezes menor que a aceleração da gravidade na Terra, dada por 9,8 m/s² . Imagine que na Terra Neil Armstrong, com seus 70 kg de massa, alcance, com um salto vertical, uma altura de 1 metro. Que altura, saltando verticalmente e com a mesma velocidade inicial, ele alcançará na Lua? 
1 m 
1/6 m 
10/6 m 
6,125 m 
61,25 m
 Mecânica 
 Mecânica 
O que acontece com o movimento de dois corpos, de massas diferentes, ao serem lançados horizontalmente com a mesma velocidade, de uma mesma altura e ao mesmo tempo, quando a resistência do ar é desprezada? 
O objeto de maior massa atingirá o solo primeiro. 
O objeto de menor massa atingirá o solo primeiro. 
Os dois atingirão o solo simultaneamente. 
O objeto mais leve percorrerá distância maior. 
As acelerações de cada objeto serão diferentes.
 Mecânica 
Para um salto no Grand Canyon usando motos, dois paraquedistas vão utilizar uma moto cada, sendo que uma delas possui massa três vezes maior. Foram construídas duas pistas idênticas até a beira do precipício, de forma que no momento do salto as motos deixem a pista horizontalmente e ao mesmo tempo. No instante em que saltam, os paraquedistas abandonam suas motos e elas caem praticamente sem resistência do ar.
As motos atingem o solo simultaneamente porque
a) possuem a mesma inércia.
b) estão sujeitas à mesma força resultante.
c) têm a mesma quantidade de movimento inicial.
d) adquirem a mesma aceleração durante a queda.
e) são lançadas com a mesma velocidade horizontal.
 Mecânica 
Dois tocos de vela caem da janela de um apartamento bem alto. O intervalo de tempo entre a queda de um e do outro é de 1,0 s. Considere que eles estão em queda livre vertical. que a velocidade inicial é nula e que a aceleração da gravidade é 10 m/s² . Quando o segundo toco de vela completar 1,0 s de queda, a distância entre eles, em metros, será igual a: 
a) 25 
b) 35 
c) 15 
d) 10 
e) 5 
 Mecânica 
 Mecânica 
Uma pedra, deixada cair do alto de um edifício, leva 4,0 s para atingir o solo. Desprezando a resistência do ar e considerando g = 10 m/s² , escolha a opção que indica a altura do edifício em metros. 
20 
40 
80 
120 
160 
 Mecânica 
 Mecânica 
Um ginasta de cama elástica precisa planejar cada movimento que será realizado enquanto estiver em vôo. Para isso, ele gostaria de calcular de quanto tempo irá dispor para realizar cada movimento. Desprezando a resistência do ar e sabendo que a altura máxima atingida pelo atleta é 5 m, calcule o tempo total de vôo do atleta, em segundos. 
1 
2 
3 
4 
 Mecânica 
 Mecânica 
t
X
V
m
D
D
=
t
d
V
m
D
=
 então 
150000000
500
300000
500 equivalem a 8 min 20 s.
dd
vt
tv
d
ts
v
s
=D=
D
D===
t
v
a
D
D
=
2
122412
2
606
v
m
a
s
t
D--
====-
D-
2
600
60
1
10
min
1
30
40
h
km
h
h
km
h
km
h
km
t
v
a
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-
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D
D
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V
CTE
 
 
¹
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r
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 e 
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Área
N
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22
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VVaX
=+D
aceleração
tg
=
q
Experimento de Galileu realizado na Maior câmara de vácuo do mundo.mp4
2
00
1
2
hhvtgt
=+±
0
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=±
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VVX
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VV
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2
00
1
 
2
yyvtgt
=+±Þ
 
o
vvgt
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2
1
10.15
2
ym
==
10.110
vms
==