Observando as placas de avenidas, ruas e estradas, você poderá ver que elas informam a velocidade média necessária para trafegar em determinada trajetória. Além da velocidade, outro fator que costuma ser calculado é o espaço percorrido e o tempo de corrida do automóvel. Mas, você sabe como é possível obter o valor dessas variáveis?
Para descobrir esses valores é necessário fazer cálculos de cinemática, que é uma área da fisica mecanica muito importante e que costuma ser cobrada em provas de vestibulares. Para aprender sobre esse assunto e descobrir diversas curiosidades, continue acompanhando a matéria, pois preparamos um guia sobre cinemática!
O que é cinemática?
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Cinemática é a principal área da fisica mecanica que estuda o movimento dos corpos, de modo a indicar a aceleração, a velocidade e o deslocamento do objeto a cada instante. No entanto, a massa e as forças aplicadas sobre o corpo não são levadas em consideração nesse estudo.
Através da cinemática, pode-se calcular a velocidade de um automóvel em uma pista de corrida, a velocidade média de um atleta percorrendo uma trajetória e o tempo no qual um avião leva para chegar ao seu destino final, por exemplo.
A cinemática pode ser dividida em duas linhas de estudo: a escalar e a vetorial. Vamos aprender as características de cada uma? Preste bastante atenção, pois esses assuntos são muito cobrados na prova do Enem - assim como a matéria de estática e hidrostática -, e por isso podem te ajudar a conseguir a aprovação!
Cinemática escalar
Na cinemática escalar ocorrem movimentos nos quais não é preciso estimar a direção e o sentido. Por isso, essa linha de estudo da cinemática é considerada muito mais simples do que a vetorial. Assim, os cálculos de cinemática escalar também são mais fáceis.
Os conceitos que fazem parte da cinemática escalar são:
- deslocamento escalar;
- espaço;
- aceleração média escalar;
- velocidade escalar instantânea;
- movimento retardado;
- movimento acelerado;
- movimento uniforme;
- gráficos representativos do movimento;
- espaço;
- velocidade média escalar;
- aceleração escalar constante;
- aceleração escalar instantânea.
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Cinemática vetorial
Diferentemente da cinemática escalar, na vetorial é necessário levar em consideração o sentido e a direção do movimento, sendo preciso fazer uso do estudo sobre os vetores. Isso porque esses são responsáveis por indicar a orientação dos movimentos.
Por isso, os cálculos de cinemática vetorial podem ser considerados mais complexos, e apresentar diferentes variações, já que é preciso incluir o deslocamento vetorial na resolução das questões sobre esse assunto.
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Cinemática e dinâmica
A cinemática e a dinâmica são áreas da física que estudam o movimento dos corpos. A principal diferença entre esses ramos é que apenas a dinâmica leva em consideração as forças exercidas sobre os objetos, assim como as suas massas.
Por isso, fatores como deslocamento, aceleração e velocidade fazem parte dos exercícios de cinemática. Já nos exercícios de dinâmica, elementos como força, massa e aceleração são levados em consideração.
Assim, a cinemática é uma área da física que procura descobrir a velocidade média de um automóvel ou o tempo em que dois ciclistas levam para se encontrar, por exemplo. Já a dinâmica resolve as questões que envolvem a força resultante exercida sobre um objeto, ou a sua aceleração, sempre levando em consideração a massa do corpo.
Cinemática e espaço
Considere a movimentação de um corpo, como um automóvel. O carro se desloca ao longo de uma trajetória, e sua posição inicial é indicada como ponto "O". Digamos que o automóvel se deslocou do ponto "O" ao ponto "B". Assim a trajetória do carro entre o ponto de partida até o destino final é conhecida como espaço "S".
O ponto "O" é considerado o local de origem do automóvel em sua trajetória e o espaço "S" é igual a zero. Além disso, o sentido da trajetória do carro pode ser positivo ou negativo, dependendo da orientação do carro.
Cinemática e deslocamento
Considere o mesmo veículo citado anteriormente e imagine que ele parte do ponto "S" (sendo esse o ponto inicial) e depois de um tempo chega ao ponto "So" (sendo esse a posição final). Assim a variação de espaço no intervalo de tempo é dada pela seguinte equação: S = S-So.
A partir dessa equação, pode-se afirmar que o deslocamento escalar será maior que zero visto que a posição final do automóvel será maior que a inicial. No entanto, se o carro se deslocar pelo sentido oposto, o deslocamento escalar será menor que zero. Isso porque a posição final será menor que a inicial.
Movimento Uniforme
O movimento uniforme, também conhecido como MU, ocorre quando não existe aceleração, sendo a velocidade escalar diferente de zero e constante. A principal equação do Movimento Uniforme é esta: S = So + v.t, sendo "s" de deslocamento, "v" de velocidade e "t" de tempo.
Movimento Uniformemente Variado
O movimento uniformemente variado, também conhecido como MUV, acontece quando existe aceleração, e essa é diferente de zero e constante. A principal diferença entre o MU e o MUV é que nesse há aceleração, fazendo com que as variações da velocidade sejam as mesmas em iguais intervalos de tempo.
Para resolver as questões de movimento uniformemente variado é necessário seguir a seguinte fórmula horária da velocidade: V = Vo + a.t, sendo "v" de velocidade, "a" de aceleração e "t" de tempo.
Já para descobrir o deslocamento é possível utilizar a seguinte fórmula: S = So + Vo.t + (a.t²)/2, sendo "s" de deslocamento, "v" de velocidade, "t" de tempo e "a" de aceleração.
Perceba que essa equação é muito parecida com a função do MU, a única diferença é que possui aceleração. Portanto o MU representa um movimento que não tem aceleração, e o MU é um movimento acelerado.
Leis de Newton
Quando se fala em movimentação dos corpos, a imagem que vem à sua mente é a de Newton observando o cair da maçã de uma árvore, e ele compreendendo a existência da gravidade.
A partir do entendimento sobre a existência da gravidade, Newton desenvolveu três leis que até os dias atuais são importante para a compreensão da fisica mecanica. Então, vamos entender melhor o funcionamento dessas leis?
Primeira Lei de Newton - Princípio da Inércia
A primeira Lei de Newton é muito fácil de ser compreendida. Isso porque essa faz muito parte do nosso dia a dia. Perceba que, quando estamos dentro de um automóvel e esse faz uma curva, o nosso corpo tende a permanecer na mesma velocidade vetorial que estava submetido antes de iniciar a curva. Isso faz com que tenhamos a sensação que o nosso corpo está sendo jogado para o lado contrário da curva.
Ou quando estamos dentro de um carro, e esse freia repentinamente, os nossos corpos tendem a ser atirados para frente, pois o corpo continua em movimento.
A explicação para essas duas situações é que o corpo em repouso tende a continuar em repouso, e o corpo em movimento tende a continuar em movimento. A partir disso pode-se concluir que o corpo só altera o seu estado de inércia quando é exercida uma força resultante sobre ele diferente de zero.
Segunda Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
Quando se aplica uma mesma força em corpos de massas diferentes é possível perceber que esses produzem acelerações também distintas.
A segunda Lei de Newton afirma que a força exercida sobre um corpo é diretamente proporcional ao produto da aceleração pela massa do corpo.
Terceira Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação
Quando uma pessoa empurra um objeto com uma força, podemos afirmar que essa é uma força de ação. Sempre que essa força é exercida, o objeto faz uma força de reação. Essa relação se chama princípio da ação e reação, mais conhecida como terceira Lei de Newton.
A partir dessa lei, podemos chegar a seguinte conclusão: para toda ação existe uma reação, fazendo com que as forças atuem sempre em pares. Lembre-se: essa é uma das principais matérias de física cobradas no vestibular!
Física e vestibular!
Você sabia que a fisica mecanica é um dos assuntos mais cobrados no Enem? Portanto, você deve estudar sobre o que é física e saber as formulas de física enem antes de fazer a prova para conseguir obter uma excelente nota. E não esqueça: fazer exercícios de física também é muito importante para ter um bom resultado!
Geralmente as questões cobradas de fisica no enem envolvem conceitos do dia a dia, relacionando as teorias com a prática. Por isso, o ideal é sempre observar o mundo ao seu redor, de modo a relacioná-lo com os teoremas físicos (é possível fazer isso com matérias como gravitação universal, por exemplo). Assim, é possível acertar grande parte ou todas as questões de Ciências da Naturezas e suas Tecnologias do vestibular.
Após acertar as questões e conseguir a tão sonhada aprovação no vestibular, você poderá comemorar com bastante alegria! Então, se dedique bastante, leia o que é física e estude o máximo que puder!
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