Movimento Uniformemente Variado

Também conhecido como movimento acelerado, consiste em um movimento onde há variação de velocidade, ou seja, o móvel sofre aceleração à medida que o tempo passa.

Mas se essa variação de velocidade for sempre igual em intervalos de tempo iguais, então dizemos que este é um Movimento Uniformemente Variado (também chamado de Movimento Uniformemente Acelerado), ou seja, que tem aceleração constante e diferente de zero.

O conceito físico de aceleração, difere um pouco do conceito que se tem no cotidiano. Na física, acelerar significa basicamente mudar de velocidade, tanto tornando-a maior, como também menor. Já no cotidiano, quando pensamos em acelerar algo, estamos nos referindo a um aumento na velocidade.

O conceito formal de aceleração é: a taxa de variação de velocidade numa unidade de tempo, então como unidade teremos:

Movimento Uniforme

Quando um móvel se desloca com uma velocidade constante, diz-se que este móvel está em um movimento uniforme (MU). Particularmente, no caso em que ele se desloca com uma velocidade constante em trajetória reta, tem-se um movimento retilíneo uniforme.

Uma observação importante é que, ao se deslocar com uma velocidade constante, a velocidade instantânea deste corpo será igual à velocidade média, pois não haverá variação na velocidade em nenhum momento do percurso.

A equação horária do espaço pode ser demonstrada a partir da fórmula de velocidade média.

Leis De Newton

Sir Isaac Newton, um cientista inglês que viveu entre 1643 e 1727. Publicou, em 1687, uma importante obra chamada Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Nesta obra foram enunciadas aquelas que mais tarde viriam a ser conhecidas como as 3 Leis de Newton.

1.º Lei - Lei da Inércia

Inércia é a resistência que um corpo oferece à alteração do seu estado de repouso ou de movimento. Quanto maior for a massa do corpo, maior a sua inércia, ou seja, maior a resistência que este oferece à alteração do seu estado. De acordo com esta lei:

- Um corpo que se encontre em repouso, continuará em repouso se a resultante das forças que nele actuam for nula;

- Um corpo em movimento, continuará a mover-se em linha recta e sempre à mesma velocidade (M.R.U.), se a resultante das forças que nele actuam for nula;

- Para que haja alteração da velocidade do corpo, é necessário que se exerça sobre este uma força.

2.ª Lei - Lei Fundamental da Dinâmica

A força resultante do conjunto das forças que atuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direção e o mesmo sentido na força resultante, que é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resultante. Também chamada pela Segunda Lei de Newton

F = m x a

Sendo:

F - Força
m - massa do corpo
a - aceleração

3.ª Lei - Lei da Acção - Reacção

Quando dois corpos estão em interação, à ação de um corpo sobre o outro corresponde sempre uma reação igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.

Força Resultante

Uma força é a interação de dois corpos...

Quando várias forças actuam num corpo ao mesmo tempo, a melhor forma de estudar o comportamento do corpo quando sujeito a essas forças é determinar a Força Resultante que nele actua.
No exemplo seguinte, um rapaz tenta "puxar" um cão exercendo sobre este uma força (1), de intensidade 100 N. O cão recusa mover-se exercendo uma força (2) no sentido oposto, de intensidade 75 N.

 

 

Se observarmos o cão, verificamos que sobre ele actuam as forças 1 e 2. É possível então simplificar este sistema de forças calculando a resultante das forças que actuam no cão. Para determinar a Resultante das Forças que actuam no cão, podemos proceder ao cálculo vectorial ou ao cálculo analítico da Força Resultante.

Como efetuar um calculo vetorial da Força Resultante?

Tendo em conta a situação anteriormente apresentada, vamos proceder ao cálculo vectorial da Resultante de Forças.

 

 

Começa por representar um dos vectores:

Na ponta da seta do primeiro vector, representa o segundo vector:

O vector Força Resultante terá tem ponto de aplicação no início do primeiro vector, e termina na ponta da seta do segundo vector:

O vector Força Resultante será então:

 

 

 

Como efetuar o calculo analitico da Força Resultante?


Tendo em conta a situação anteriormente apresentada, vamos proceder ao cálculo analítico da Força Resultante.

Para determinar analíticamente a Força Resultante, é necessário em primeiro lugar estabelecer um sistema de eixos que nos indique quais os sentidos considerados como positivos:

 

 

Assim, conclui-se que a Força1 actua no sentido do eixo x, logo considera-se positiva, enquanto a Força 2 actua no sentido contrário ao do eixo do x, logo considera-se negativa. A Força Resultante será então calculada da seguinte forma:

F_r = +F₁ - F₂ ⇔
F_r = +100 - 75 ⇔
F_r = 25N

Força De Atrito

Os corpos apresentam rugosidades na sua superfície, o que dificulta o movimento dos mesmos quando se deslocam um sobre os outros. Mesmo quando as suas superfícies parecem perfeitamente lisas, a nível microscópico é possível observar algumas rugosidades. Originam-se assim Forças de Atrito que ocorrem entre as superfícies de contacto entre os corpos. No exemplo seguinte, o rapaz procura arrastar uma caixa ao longo de um superfície de madeira.

Quer a caixa quer a superfície apresentam rugosidades, o que dificulta o movimento. As Forças de Atrito surgem assim na superfície de contacto entre estes dois corpos, e ocorrem sempre que um dos corpos se move ou tenta entrar em movimento. Estas forças tentam impedir o movimento do corpo, opondo-se a este.

De que dependem as Forças de Atrito?

Os dois factores de que dependem as Forças de Atrito são:

Natureza das superfícies em Contacto (rugosidade das superfícies)

 

As superfícies geladas têm menos rugosidades, tornando-se mais fácil mover um objecto sobre estas, pois as Forças de atrito entre as superfícies de contacto são reduzidas.

 

As superfícies de madeira têm mais rugosidades, tornando-se mais difícil mover um objecto sobre estas, pois as Forças de atrito entre as superfícies de contacto são elevadas.

Quanto mais rugosas forem as superfícies de contacto entre os corpos, maior a força de atrito e maior a oposição ao movimento.

Peso do corpo que se move (apenas válido em superfícies horizontais)

 

Quando a Massa do corpo é baixa, o seu Peso também é baixo, e as forças de atrito são reduzidas.

 

Quando a Massa do corpo é alta, o seu Peso também é alto, e as forças de atrito são elevadas.

Quanto maior for o Peso do corpo que se move, maior a força de atrito entre as superfícies de contacto e maior a oposição ao movimento.

Tipos de Trajetória do Movimento

Trajetória é o nome dado ao percurso realizado por um determinado corpo no espaço, com base em um sistema de coordenadas pré-definido.

Existem muitos tipos de trajetórias mas os mais estudados são:

• Trajetória Retilínea

• Trajetória Curvilínea 

• Trajetória Curvilínea Circular

 

• Trajetória Curvilínea Elíptica

Rapidez e Velocidade Média

A rapidez média é uma grandeza escalar, ou seja, fica completamente definida através de um valor numérico e respectiva unidade de medida. É também a razão entre a distância percorrida por um corpo, e o tempo que esse corpo leva a percorrê-la.

Calcula-se da seguinte maneira:


 
 

 

   A velocidade é uma grandeza vetorial. Representa-se através de um vetor. É uma grandeza que nos informa acerca da rapidez com que um corpo se move, numa determinada direção e sentido.

 

Calcula-se da seguinte maneira:

 

 

 

 

 

Corpos em Repouso e em Movimento

É chamado de referencial o corpo em relação ao qual se identifica se o corpo em estudo está em movimento ou em repouso. Sendo assim a noção que venhamos a ter de movimento ou de repouso de um corpo, estará sempre relacionada com outro corpo e dependerá dele para ser definida naquela circunstância.

 

Neste caso, vamos considerar que o comboio vai partir para uma próxima estação. A lâmpada presa ao teto do comboio em relação ao observador (que se encontra na estação) está em movimento.
Mas, se o observador agora for o passageiro desse comboio, a lâmpada em relação a ele estará em repouso.


O que é um corpo em Movimento?

- Um corpo está em movimento quando sua posição varia no decorrer do tempo. Assim, um ponto material considera-se em movimento quando em relação a um dado referencial, sua posição nesse referencial varia com o passar do tempo.






Neste caso, sendo o referencial o homem sentado na relva, o rapaz passageiro do autocarro está em movimento, e se ele muda sua posição no decorrer do tempo, o observador pode visivelmente notar.

O que é um corpo em Repouso?

- Um ponto material considera-se em repouso quando em relação a um dado referencial, sua posição nesse referencial não varia com o passar do tempo.



 Neste caso, sendo a rapariga passageira o observador, o rapaz também passageiro em relação a ela está em repouso. Ela não vê mudança de posição desse rapaz no decorrer do tempo.

Distância Percorrida e o Deslocamento

Distância Percorrida

A Distância Percorrida por um corpo ao longo do seu movimento é a medida da linha de trajectória do corpo. A Unidade de Sistema Internacional para a Distância é o metro (m).


 Considera um automóvel que se move desde o prédio A até à casa B, segundo a trajectória representada na figura. Antes de iniciar o movimento, o automobilista colocou o "conta-quilómetros" do automóvel a "zero".

Quando o automóvel chega à casa B, o "conta-quilómetros" do carro marca 50 Km. Essa é a medida da linha de trajectória e por isso corresponde à distância percorrida pelo automóvel.

Deslocamento

O Deslocamento de um corpo é determinado medindo em linha reta a diferença entre o ponto de partida e o ponto de chegada.

Como Calcular: Posição Final - Posição Inicial (Δx = x_f - x_i)


Observando a figura, apesar de o automóvel ter percorrido uma Distância de 50 Km, o seu Deslocamento é apenas de 30 Km. Deslocou-se apenas 30 Km face à posição inicial. Para determinar o Deslocamento de um corpo, não precisamos saber qual a trajectória do corpo, nem precisamos saber por onde o corpo passou. Basta saber de onde partiu e onde chegou.

Habitualmente representa-se:

Deslocamento por Δx (onde o símbolo Δ - delta - representa variação e x representa posição. Lê-se portanto variação de posição ou Deslocamento);

Posição final por x_f (x de posição e f de final);

Posição inicial por x_i (x de posição e i de inicial).

Porque motivo é que uma garrafa de água rebenta quando colocada no congelador?

Se deixarmos uma garrafa de água cheia no congelador, ela rebenta.

Isto acontece, porque o gelo é menos denso do que a água. Assim, uma mesma massa de gelo ocupa mais volume do que uma mesma massa de água.