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Conceitos básicos de movimento

O estudo do movimento pode ser dividido em vários conceitos fundamentais, como referencial, posição, movimento e repouso.

Por: Rafael Helerbrock A velocidade média de um móvel em uma trajetória fechada é nula, apesar de sua velocidade instantânea não ser*

A velocidade média de um móvel em uma trajetória fechada é nula, apesar de sua velocidade instantânea não ser*

Uma das grandes áreas da Física é a Mecânica, que pode ser dividida em duas partes, aquela que estuda a causa dos movimentos (Dinâmica) e aquela que estuda o desenvolvimento de um movimento (Cinemática) sem a preocupação com as causas. Para que se possa entender melhor essa área, alguns conceitos fundamentais precisam estar bem estabelecidos, portanto, trataremos aqui dos conceitos fundamentais da Mecânica.

  • Referencial: é o ponto de observação a partir do qual algum fenômeno ou movimento é observado. Veja um exemplo:

Um passageiro que viaja dentro de um ônibus a 60 km/h está parado em relação ao ônibus. Esse passageiro, no entanto, encontra-se em movimento em relação ao chão, pois afasta-se dele ou se aproxima dele ao se considerar uma posição no chão como referencial.

  • Posição: é a distância de algum corpo em relação a um determinado referencial. Diferentes referenciais informam distâncias diferentes para o mesmo corpo. Veja um exemplo:“Em uma sala de aula repleta de alunos, cada um apresentará uma posição diferente em relação ao referencial da porta da sala, uma vez que, em relação a esse referencial, cada um está em uma distância diferente.”

A posição de um corpo em relação a determinado referencial pode ser fornecida em diferentes unidades, como metros (m), centímetros (cm), quilômetros (km), entre outras, de acordo com as escalas consideradas.

  • Intervalo de tempo: é a diferença entre os instantes final e inicial que marcam o início e o fim de algum evento ou movimento. Definimos o intervalo de tempo com a seguinte relação matemática: Δt = tf – t0.

tf = instante de tempo final

tf = instante de tempo inicial

O intervalo de tempo de acontecimento de determinado evento pode ser informado em diferentes unidades de medida. Para o Sistema Internacional de Unidades, a unidade-padrão de tempo é o segundo (s), mas também usamos unidades derivadas, como o minuto (min), hora (h), dias, meses, anos etc.

  • Repouso: é definido quando a posição de um corpo em relação a algum referencial não muda em um determinado intervalo de tempo;

  • Movimento: definimos movimento quando um corpo muda sua posição em relação a algum referencial durante determinado intervalo de tempo. Todo corpo em movimento pode ser chamado de móvel;

  • Trajetória: é a sucessão das posições ocupadas por um corpo em relação a um referencial durante determinado intervalo de tempo, como as pegadas deixadas na areia da praia ou ainda as marcas de pneu deixadas no asfalto por um carro em alta velocidade.

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    Além disso, se você lançar uma pedra para cima enquanto estiver movendo-se com velocidade constante, verá a pedra subir e descer em linha reta. Uma pessoa parada em relação ao solo verá a pedra subindo e descendo em uma trajetória parabólica.

  • Deslocamento: é definido pela diferença entre as posições final e inicial para determinado intervalo de tempo. Por isso, é possível que a posição de um móvel mude com o tempo e seu deslocamento seja nulo (igual a 0). Definimos deslocamento com uma expressão matemática:

ΔS = Sf – S0

tf = posição final;
tf = posição inicial.

Assim como a definição de posição, diversas unidades podem ser usadas para definir deslocamento, como metros (m), centímetros (cm), quilômetros (km) etc.

Exemplo:

Durante uma corrida de fórmula 1, um carro pode percorrer dezenas, até mesmo centenas de quilômetros, mas ele sempre chegará na mesma posição de onde partiu, portanto, ao final de uma corrida completa, seu deslocamento terá sido nulo, pois ele não se distanciou de seu ponto de partida.”

  • Velocidade média: é a razão entre o deslocamento de um corpo pelo intervalo de tempo no qual ocorreu o movimento. Pode ser definida pela relação matemática a seguir:

vm = ΔS
       Δt

Seguindo o exemplo do carro de fórmula 1, que ao final de uma corrida completa tem deslocamento total nulo, sua velocidade média também é nula, já que a velocidade média depende do deslocamento do móvel.

  • Velocidade instantânea: é a velocidade medida para intervalos de tempo muito pequenos. Essa velocidade é aquela medida nos velocímetros dos automóveis. Sua definição matemática é parecida com a definição de velocidade média.

vins = ΔS
       Δt

Δt ≈ 0

  • Ponto material: Consideramos como ponto material um corpo cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias percorridas. Veja um exemplo: “Uma carreta de 20 m de comprimento não pode ser considerada um ponto material ao atravessar um ponto de 50 m, já que suas dimensões são comparáveis. No entanto, essa mesma carreta pode ser considerada um ponto material em uma viagem para outra cidade, onde as distâncias podem ser facilmente expressas em quilômetros (km).”
  • Aceleração média: é a razão entre a variação da velocidade (Δv) e o intervalo de tempo (Δt). Se essa razão for positiva, o corpo estará em movimento acelerado; caso ela seja negativa, dizemos que o corpo está em movimento retardado.

am = Δv
       Δt

 

*Créditos da Imagem: Doug James/shutterstock