1. Cinemática
é o ramo da Física que se ocupa da descrição dos movimentos dos
corpos, sem se preocupar com a análise de suas causas. Geralmente
trabalha-se aqui com partículas ou pontos materiais, corpos em que
todos os seus pontos se movem de maneira igual e em que são
desprezadas suas dimensões em relação ao problema.
 Termologia
I-Introdução: Termologia é a parte da física que estuda o calor, ou
seja, ela estuda as manifestações dos tipos de energia que de qualquer
forma produzem variação de temperatura, aquecimento ou resfriamento,
ou mesmo a mudança de estado físico da matéria, quando ela recebe ou
perde calor. A termologia estuda de que forma esse calor pode ser
trocado entre os corpos.
II- Calor: Calor é a energia térmica em trânsito, ou seja, é a energia que
está sempre em constante movimento, sempre sendo transferida de um
corpo para outro.
III- Temperatura: Já temperatura é o grau de agitação das moléculas,
ou seja, calor e temperatura são conceitos bem diferentes com os quais a
termologia trabalha.
 Cinemática Escalar
I-Posição:O conceito de posição é um conceito relativo, isto é, a
posição depende do observador. Conceitos como em cima, em baixo, à
direita ou à esquerda dependem do observador de referência.Assim,
não é possível especificar uma posição sem especificarmos antes o
sistema de referência. Uma vez adotado um sistema de referência,
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2. temos várias formas de indicar a posição de um objeto. Algumas já se
incorporaram ao nosso
cotidiano.A maneira de caracterizarmos a posição de objeto é através do
uso de uma coordenada ou um conjunto de coordenadas. A seguir
apresentaremos exemplos de coordenadas.
II-Trajetória e intervalo de tempo:
-Trajetória de um corpo é definida como o lugar geométrico das sucessivas
posições ocupadas pelo corpo no decorrer do tempo, ou seja, é o caminho
percorrido pelo corpo em seu movimento em relação a um dado
referencial.
Obs: A trajetória também é um conceito relativo, pois depende do
referencial.
Exemplo:
Figura 1
a) Imagine um avião em movimento horizontal, com velocidade
constante, num local onde os efeitos do ar são desprezíveis.
Imagine agora que este avião solte uma bomba (Fig. 1).
- Para o referencial (um observador) no avião, a trajetória da bomba
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3. será um segmento de reta vertical.
- Para o referencial (um observador) no solo terrestre, a trajetória
da bomba será um arco de parábola.
- Intervalo de tempo
O tempo transcorrido entre o instante final e o instante inicial do
movimento é chamado deintervalo de tempo. O intervalo de tempo é
representado matematicamente por Dt (lê- se: "deltat"); é, portanto, igual
ao instante final (t) menos o instante inicial (t0).
Matematicamente:
III- Espaço escalar e distância percorrida:
- Espaço escalar: é a diferença entre os pontos finais e iniciais de um
espaço (trajetória). Para descobrir o valor do deslocamento, usa-se a
equação:
∆s = s – s0
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4. onde ∆s é s variação de espaço, s é a posição atual e s0 o ponto inicial
(também chamado de origem)
Isso significa que, por exemplo, um carro parte do ponto X, e vai para o
ponto Y, percorrendo uma distância de 100m, e em seguida, retornar ao
ponto X, seu deslocamento escalar será 0 (zero), pois ele inicia e termina
seu movimento no mesmo lugar.
Outro exemplo:
Se um objeto percorrer o caminho A-B-C-D-A (dar uma volta completa, e
retornar a A), seu deslocamento será zero. Se percorrer A-B-C-D (partir de
A e parar em D), seu deslocamento será de 7m.
-Distância Percorrida:
A distância percorrida é o valor da medida de todo o caminho feito por um
objeto. Observe a figura do exemplo acima.
A distancia percorrida do mesmo objeto que fez o caminho A-B-C-D-A será
de:
10+5+5+7 = 27m, que é a medida em metros de todo o percurso.
IV-Deslocamento Escalar (∆s): é a diferença entre os pontos finais e iniciais
de um espaço (trajetória). Para descobrir o valor do deslocamento, usa-se
a equação:
∆s = s – s0
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5. onde ∆s é s variação de espaço, s é a posição atual e s0 o ponto inicial
(também chamado de origem)
Isso significa que, por exemplo, um carro parte do ponto X, e vai para o
ponto Y, percorrendo uma distância de 100m, e em seguida, retornar ao
ponto X, seu deslocamento escalar será 0 (zero), pois ele inicia e termina
seu movimento no mesmo lugar.
Exemplo:
Um automóvel, sobre uma estrada, parte da cidade A (km 10) no instante
3 horas, passa pela cidade B (km 410) no instante 7 horas e chega à cidade
C (km 310) às 8 horas.
Podemos então determinar:
I. Entre as cidades A e B
O espaço inicial (S0): S0 = 10 km
O espaço final (S): S = 410 km
O instante inicial (t0): t0 = 3 h
O instante final (t): t = 7 h
O intervalo de tempo (Dt): Dt = t - t0 DtAB = 7 - 3 = 4 DtAB = 4h
Deslocamento (DS): DS = S - S0 DSAB = 410 - 10 = 400 DSAB = 400km
II. Entre as cidades B e C
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6. O espaço inicial (S0): S0 = 410 km
O espaço final (S): S = 310 km
O instante inicial (t0): t0 = 7h
O instante final (t): t = 8 h
O intervalo de tempo (Dt): Dt = t - t0 DtBC = 8 - 7 = 4 DtBC = 1h
Deslocamento (DS): DS = S - S0 DSBC = 310 - 410 = -100 DSBC = -
100km
III. Entre as cidades A e C
O espaço inicial (S0): S0 = 10 km
O espaço final (S): S = 310 km
O instante inicial (t0): t0 = 3 h
O instante final (t): t = 8 h
O intervalo de tempo (Dt): Dt = t - t0 DtAC = 8 - 3 = 4 DtAC= 5h
Deslocamento (DS): DS = S - S0 DSAC = 310 - 10 = 300 DSAC = 300km
Importante:
O deslocamento escalar é uma grandeza algébrica, portanto pode ser
positiva, negativa ou nula, e não deve ser confundido com a distância
efetivamente percorrida.
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7. Por exemplo, quando o móvel se desloca a favor da orientação da
trajetória, o deslocamento escalar é positivo (DS > 0); quando se desloca
contra a orientação da trajetória, é negativo (DS < 0).
Se o móvel voltar ao ponto de partida através de uma trajetória fechada,
sem inverter o sentido de seu movimento, então DS não será nulo e sim
igual à distância percorrida. Por exemplo, numa corrida de fórmula 1 a
pista corresponde a uma trajetória fechada e ao completar uma volta
teremos DS = distância efetivamente percorrida.
V- Velocidade Escalar Média (Vm): é definido como a razão da variação da
posição do móvel pela variação do tempo gasto para percorrer o trajeto.
Matematicamente temos:
Onde:
ΔS é a variação da posição do móvel: ΔS = Sf - Si
Até a variação do tempo: Δt = tf - ti
A unidade de medida da velocidade média, no Sistema Internacional de
Unidades (SI), é o m/s, porém existem outras como o cm/s e o km/h.
Quando necessário é possível transformar a unidade de velocidade. Para
transformar m/s para km/h basta multiplicar o valor da velocidade média
por 3,6, se for necessário o contrário, ou seja, transformar de km/h para
m/s, basta dividir o valor da velocidade média por 3,6, veja o esquema:
de km/h para m/s basta dividir por 3,6
de m/s para km/h basta multiplicar por 3,6
Voltando ao exemplo inicial podemos calcular a velocidade escalar média
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8. domóvel.
ΔS=250–30=220km
Δt=15–10=5h
Fazendo a razão entre a variação da posição pela variação do tempo,
podemos concluir que a velocidade média do móvel, durante seu percurso
foi de 44 km/h.
VI- Velocidade escalar instantânea (V): é a velocidade em determinado
instante específico. Para calcular a velocidade instantânea é necessária a
utilização de uma operação matemática denominada de limite. Nessa
operação matemática pegamos intervalos de tempo muito pequenos, ou
seja, fazemo-los tender para zero. Matematicamente temos a seguinte
relação que define a velocidade escalar instantânea:
A unidade da velocidade instantânea é a mesma da velocidade média,
podendo ela ser dada km/h, m/s no SI ou ainda o cm/s. Para transformar
uma unidade em outra basta fazer os mesmos cálculos que são utilizados
na velocidade escalar média.
VII- Aceleração escalar média (am):
Se observarmos com bastante atenção os movimentos de nosso cotidiano,
vamos perceber que é praticamente impossível que um automóvel
mantenha a sua velocidade constante, pois até mesmo para realizar as
atividades do dia a dia muda-se a velocidade.
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9. Aceleração é a taxa de variação da velocidade, ou seja, é a rapidez com
que a velocidade muda.
Imagine um motorista de ônibus que está a uma velocidade de 30 km/h e
de repente pisa no acelerador fazendo com que a velocidade do
automóvel chegue a 70 km/h em um tempo de 10 segundos. Observando
tal situação podemos dizer que o ônibus variou 40 km/h em 10 segundos
ou ainda melhor, podemos dizer que variou 4 km/h a cada segundo.
Aceleração escalar média
É a grandeza física que representa a variação da velocidade escalar por
unidade de tempo. Representada por am podemos escrever
matematicamente da seguinte maneira:
Onde ΔV é a diferença de velocidades, ΔV = V2 – V1, e Δté a variação de
tempo, Δt = t2 – t1
A unidade de medida é obtida através das unidades das grandezas
utilizadas na determinação da aceleração média, velocidade e tempo. No
Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de velocidade é o metro
por segundo (m/s) e o tempo é dado em segundos (s), assim a unidade de
aceleração média no SI é m/s2.
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10. 10