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Física 1. Capítulo 2 Cinemática. A mecânica é a área da Física que se ocupa em estudar o movimento e o repouso dos corpos, bem como as forças que interagem entre eles. A Cinemática é a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos sem se preocupar com suas causas. Como exemplo, a cinemática, ao estudar o movimento de uma bicicleta não se importará com as causas que deram origem ao seu movimento ou, mudança do estado de movimento, nem com seu peso, estes assuntos são estudados na dinâmica. Aqui nos preocupamos apenas com propriedades físicas como trajetória, posicionamento, velocidade, tempo e aceleração. Conceitos básicos de Cinemática. Móvel. Todo corpo cujo movimento é objeto de estudo da cinemática pode ser chamado de móvel. Lembrando que o corpo é dotado de massa e volume. Dependendo das dimensões do móvel em relação ao fenômeno físico estudado este pode ser chamado de ponto matéria ou partícula, ou pode ser chamado de corpo extenso. Algumas diferenças. Ponto material ou partícula Corpo extenso Automóvel em uma viagem muito longa Um trem atravessando um viaduto Aeronave sobrevoando um oceano Um carro manobrando em uma garagem Um helicóptero sobrevoando um deserto Uma pessoa dormindo em uma cama Referencial Referencial pode ser um lugar ou corpo do qual fenômenos físicos ou observações são feitas. Ao mudar de referencial as percepções dos fenômenos observados também muda. O referencial pode ser entendido como o ponto de vista de um observador colocado em determinado lugar no espaço. Podemos observar que um corpo pode estar em movimento em relação a um referencial e estar em repouso em relação a outro. Por exemplo: uma pessoa dentro de um carro em movimento está em movimento em relação a uma arvora na beira da estrada, porém a mesma pessoa esta em repouso em relação a uma outra pessoa que está no mesmo carro que ela. Trajetória e espaço. A trajetória é o conjunto formado por todas as posições ocupadas por um móvel durante seu movimento, levando em conta o referencial adotado.
O espaço indica a posição de um móvel em uma trajetória (na cinemática escalar), ele é o valor algébrico da distância medida entre a ponto onde se encontra o móvel em um determinado intervalo de tempo em relação a origem. O trajeto de um objeto obedece a um sentido (orientação), o móvel na figura abaixo pode se movimentar em dois sentidos: aproximando do ponto de origem e se afastando deste. Movimento: é o fenômeno físico no qual um objeto muda de posição com o passar do tempo, em relação a um referencial adotado. Repouso: é o fenômeno físico no qual um móvel mantém a mesma posição com o passar do tempo, em relação a um determinado referencial. Exemplo: os passageiros sentados em um ônibus estão em repouso entre si, porém estão em movimento em relação a uma pessoa que está parada a beira da estrada. Deslocamento escalar. O deslocamento escalar é a variação da posição de um corpo móvel dentro da trajetória, ou seja, é a diferença entre a posição final do móvel e a posição inicial do móvel. Temos também o deslocamento progressivo , quando o movimento se faz para frente, ou de outra maneira, quando o movimento é de acordo com a orientação positiva da trajetória ∆𝑠 > 0. Já o deslocamento retrógrado , ocorre quando o móvel se desloca com orientação negativa em relação ao ponto de origem da trajetória ∆𝑠 < 0. Velocidade escalar média.
- Uma partícula se desloca 5 km a cada 10 segundos. Determine sua velocidade média em m/s. Resolução: Dados ∆𝑆 = 5 km = 5000 m ∆𝑡 = 10 s 𝑉 =? 𝑉𝑚 =
- Um trem, com velocidade 10m/s e comprimento de 40m atravessa por completo uma ponte de 60m. Quanto tempo durou essa travessia? Resolução: Dados: V = 10 m/s c = 60 m (comprimento da ponte) x = 40 m (comprimento do trem) ∆𝑡 =? Como pode ser observado na figura o trem só atravessa completamente a ponte quando a parte de trás do trem acaba de atravessa-la. Assim o ∆𝑆 (deslocamento total do trem) é a soma do comprimento da ponte mais o comprimento do trem. ∆𝑆 = 𝑐 + 𝑥 = 60 + 40 = 100 𝑚. Substituindo na equação: 𝑉𝑚 =
Exercícios.
- Um avião militar equipado para ser reabastecido em pleno voo precisa mover-se em conjunto com outro avião tanque.
Pode-se afirmar que o avião que está reabastecendo, em relação ao avião tanque e ao solo, respectivamente, está: a) em repouso e em movimento; b) em movimento e em repouso; c) em repouso e em repouso; d) em movimento e em movimento; e) se aproximando e se afastando. 2) Um motorista bêbado tromba em um poste. O motorista, ainda alcoolizado, tenta se explicar com o guarda dizendo: Eu estava parado na boa e aquele poste retardado não sabia pra onde ir, ficava dançando, tentei desviar... ele trombou em mim, seu guarda, eu que sou a vítima! ”. Pelas leis de trânsito, o bêbado está errado e será multado por: dirigir embriagado, direção perigosa e estar sem os documentos. Vai perder a habilitação. Mas, pelas leis da física e seus argumentos, como seria possível ele estar certo? a) Colocando o referencial no planeta Terra. b) Colocando o referencial em si mesmo. c) Colocando o referencial na casa do guarda. d) Colocando o referencial no guarda. e) Não existe referencial absoluto, tudo é relativo.
- Um garoto é picado por uma aranha radioativa, mas ao invés de morrer de câncer ele ganha superpoderes! Entretanto, ele não o Peter Parker, nem do bem e muito menos da inteligência, então ele aperta a campainha da casa da diretora e sai correndo a 5 m/s em linha reta. A diretora leva 15 segundos para abrir a porta. A que distância de sua casa estará o garoto boçal? a) 3 m b) 20 m c) 50 m d) 75 m e) 125 m
- Um pai furioso com a nota baixa na prova de Física de seu filho lança o iPhone novinho deste contra a parede. Considere que o iPhone do filho foi lançado na horizontal com velocidade de 20 m/s e a parede estava a 2 m. Ignore o drama do garoto e determine o tempo, em segundos, do lançamento ao impacto.
- Heloise viaja para o Rio de Janeiro, e na rodovia Dutra faz um ritmo de 90 km/h durante 3 horas por causa do trânsito difícil. Qual foi a distância percorrida?
- A distância entre as cidades de São Paulo e Roma é de 9.500 km, assim um avião Boeing 777 que pode desenvolver a velocidade de cruzeiro de 950 km/h. Em quanto tempo ele pode ir de uma cidade a outra em linha reta?
- Nesta noite Puro Osso encherá uma van de alunos que colaram na prova de Física, “convidados” para um churrasco na Casa do Hades. Ele partirá com a van às 23:00 horas, percorrerá o Pântano do Desespero, de 50 km a 25 km/h para apreciar a paisagem, dirigirá perigosamente pelas Montanhas da Perdição por 4 horas a 150 km/h, e passará pelo Vale da Dengue, de 150 km em 4 horas. Com base nos dados, qual será a velocidade média de todo o trajeto?
