02-cinemática escalar-conceitos- física

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(Parte 1 de 2)

Editora Exato 4

1. INTRODUÇÃO

A cinemática escalar é a parte da Mecânica que apenas descreve o movimento, sem se preocupar com a sua causa.

Só podemos dizer que conhecemos o movimento de um corpo se, e somente se, em qualquer instante, pudermos informar qual a posição, a velocidade e a aceleração que esse corpo terá.

1.1. Ponto Material

Corpo cujas dimensões são desprezíveis, quando comparadas com outras dimensões envolvidas no estudo do fenômeno.

Exemplo: a Terra em relação à Via Láctea tem dimensões desprezíveis. Assim, em relação à Via Láctea, a Terra é um ponto material.

No estudo de um ponto material, devemos desprezar seu movimento de rotação.

1.2. Corpo Extenso

Corpo cujas dimensões não podem ser desprezadas no estudo de um determinado fenômeno.

Exemplo:

Um carro fazendo uma manobra em uma garagem é um corpo extenso. O mesmo carro em relação à rodovia Belém-Brasília é um ponto material.

1.3. Trajetória

Linha que une todas as sucessivas posições de um objeto.

A forma da trajetória depende do referencial adotado.

Exemplo:

Um estudante, sentado no banco de um ônibus em movimento retilíneo uniforme, lança uma borracha para cima, na vertical. Para o estudante, a trajetória da borracha, será uma reta. Para um observador parado na estrada, a trajetória será um arco de parábola.

1.4. Movimento e repouso.

Um ponto material está em repouso em relação a um certo referencial quando sua posição não varia para este referencial. Caso ocorra variação na posição, o ponto material estará em movimento para aquele referencial.

1.5. Espaço ou Posição Escalar (S)

Determina a localização do ponto material em uma determinada escala ao longo da trajetória. Observe que a posição não representa o quanto a partícula deslocou-se. Quando se diz, por exemplo, que há um automóvel quebrado no quilômetro 20 da BR 040, você com certeza sabe sua localização; no entanto, não pode determinar quanto ele viajou para chegar lá, pois não sabe de onde o automóvel partiu.

1.6. Deslocamento Escalar ou Variação de Espaço (∆s):

Seja So a posição escalar de uma partícula de um instante t0 e S sua posição escalar no instante t. O deslocamento escalar é definido por:

Na figura, um automóvel sai do quilômetro 100 e vai ao quilômetro 300. Para calcular o deslocamento escalar temos:

∆S = S – So

∆S = 300 – 100

∆S = 200 km

1.7. Velocidade Escalar Média (Vm)

É muito comum, ao assistirmos a uma corrida de automóveis, o locutor dizer qual foi a velocidade média dos carros em uma determinada volta ou mesmo em toda a corrida. Isto não significa, porém, que aquela tenha sido a velocidade do carro em todo o percurso.

Define–se velocidade escalar média de um móvel, o quociente entre a variação de espaço e o intervalo de tempo gasto.

t SVm ∆

Para converter km/h em m/s, basta dividir o valor em km/h pelo fator de conversão 3,6. Para a transformação inversa – converter m/s em km/h – basta multiplicar o valor em km/h por 3,6.

Dizer que a velocidade de um móvel é constante significa que essa velocidade é a mesma em qualquer instante e que é igual à velocidade escalar média em qualquer intervalo de tempo.

Editora Exato 5

Se o móvel avançar e, em seguida, recuar sobre a mesma trajetória, voltando ao ponto de partida, temos:

∆S = 0 e Vm = 0.

ESTUDO DIRIGIDO 1 Defina ponto material e cite um exemplo.

2 Um estudante sentado no banco de um ônibus que viaja a 60km/h estará certamente em movimento. Certo ou errado? Justifique.

3 Qual a fórmula para se calcular a velocidade escalar média? Escreva o significado de cada símbolo e sua respectiva unidade no sistema internacional.

1 Um carro percorre 300km em 3 horas. Calcule sua velocidade escalar média. Dê a resposta em km/h e depois transforme para m/s. Resolução: Dados:

∆s = 300km

∆t = 3h Vm = ? s Vm

Vm h =

Para transformar km/h para m/s basta dividir por 3,6, assim: 100 ÷3,6 = Vm = 27,7m/s.

2 Um cavalo corre com velocidade média de 5m/s. Calcule o seu deslocamento após 30s de corrida.

Resolução: Dados: Vm = 5m/s

∆t = 30s

∆s = ? s Vm

= ∆ , vamos substituir = 5 30 s∆ =, como o número 30 está dividindo, o ∆s ele passa para o outro lado multiplicando o 5, olhe

5.30 = ∆s ∆s = 150m

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