Primeiros Passos na Mecânica

Prof.: Joni

MECÂNICA

É a parte da Física que estuda os movimentos dos objetos.

Cinemática

É a parte da mecânica que descreve os movimentos, sem se preocupar com suas causas.

Ponto material ou PartículaQuando estudamos o movimento de um objeto, suas dimensões podem ser relevantes ou não.

Definimos Ponto Material ou Partícula como um objeto cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as distâncias envolvidas no movimento estudado.

Exemplo: Considerando um carro fazendo uma viajem de Araguaína até a capital Palmas, podemos verificar que as dimensões do carro pouco importam em relação a distância que ele irá percorrer. Neste caso, dizemos que o carro é um ponto material.

Corpo Extensoum objeto cujas dimensões NÃO são desprezíveis em comparação com as distâncias envolvidas no movimento em estudado, ele é considerado um Corpo Extenso.

Exemplo: Se porventura a situação que considerarmos ser a do carro entrar numa garagem, suas dimensões não poderão ser desprezadas em relação ao tamanho da garagem. Neste caso denominamos o navio de corpo extenso.

Sistema de Referência (Referencial)É o ponto que se toma como base para a obtenção de informações (medidas) a respeito do que se está observando.

As informações mudam de referencial para referencial

Posição (Espaço)Localizar um objeto significa determinar sua posição relativa a algum ponto de referência.

No estudo dos movimentos dos objetos freqüentemente escolhemos a origem (ou ponto zero) de um eixo orientado (flecha).

0 1 2 3 4-1-2-3

O sentido positivo do eixo está no sentido dos números crescentes. O sentido oposto é o sentido negativo.

Origem das posições

+-

Posição

Em relação a origem das posições (ponto 0) temos:

# A posição (espaço) do carro do Scooby Doo é -2 m;# A posição (espaço) do carro do Pica-Pau é 3 m.

(m)Origem das posições

DeslocamentoA posição de um objeto (móvel) pode variar à medida que ele se afasta ou

se aproxima do referencial, e a essa variação de posição

chamamos deslocamento.

O deslocamento de um móvel (objeto) é representado por ΔS (lê- se:

"delta s") e corresponde à localização que o móvel ocupa no final do

movimento (posição final S) menos sua posição no início do movimento

(posição inicial S0).

Matematicamente temos:

ΔS = S – SO

DeslocamentoExemplo: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 BO espaço (posição) inicial (S0): S0 = 10 kmO espaço (posição) final (S): S = 410 km

ΔS = S - SO = 410 – 10 = 400 km

II. Entre as cidades B e CO espaço inicial (S0): S0 = 410 kmO espaço final (S): S = 310 km

ΔS = S – SO = 310 – 410 = -100 km

Quando S > So , o objeto desloca no sentido positivo do eixo orientado

Quando S < So , o objeto desloca no sentido negativo do eixo orientado

Movimento e RepousoRepouso e movimento são conceitos que dependem do referencial adotado, isto é, são conceitos relativos.

A escolha do referencial é arbitrária, e só depois que ele for escolhido é que podemos dizer se um objeto está em repouso ou em movimento.

Em Física, quando o referencial não é indicado, fica implícito que é um ponto fixo na Terra.

Movimento e Repouso

Uma partícula está em repouso, em relação a um referencial, quando a sua posição não varia (muda) no decorrer do tempo.

Uma partícula está em movimento, em relação a um referencial, quando a sua posição varia no decorrer do tempo.

Movimento e Repouso

Quando tomamos o ônibus como referência, a distância de um passageiro, em relação ao ônibus, não varia no decorrer do tempo . Dizemos que o passageiro está em repouso em relação ao ônibus.

Movimento e Repouso

Se tomamos como referência a pessoa sentada fora do ônibus, verificamos que a distância do passageiro em relação a ela varia com o tempo. Portanto, dizemos que o passageiro está em movimento em relação a pessoa sentada fora do ônibus.

Trajetória

É a linha determinada pelas diversas posições que um corpo ocupa no decorrer do tempo.

TrajetóriaA trajetória depende do referencial.

Exemplo: Um avião voando com mesma rapidez. Se um certo instante ele abandonar uma bomba, ela cairá segundo uma trajetória vertical em relação às pessoas do avião. Para um observador parado no solo, que observa o avião de lado, a trajetória da carga será semi-parabólica.

TrajetóriaDe acordo com a trajetória, os movimentos recebem as seguintes denominações:

Movimento Retilíneo: a trajetória é uma reta.

Movimento Curvilíneo: a trajetória é uma curva.

Velocidade MédiaA velocidade escalar média (Vm) de um móvel é, por definição, a razão entre o deslocamento escalar (ΔS) e o intervalo de tempo (Δt) gasto para percorrê-lo. Assim, a expressão matemática da velocidade escalar média é...

Na equação acima temos:Vm – velocidade escalar média.ΔS – variação do espaço.Δt – variação do tempo.

O intervalo de tempo (Δt) é a diferença entre o instante inicial to e o instante final t, correspondente ao início e ao fim do percurso, e é representado pela expressão:

∆t = t - t0

Vejamos que como (Δt) é uma grandeza positiva, vm terá sempre o mesmo sinal de (ΔS).

UnidadesGrandeza Unidade no S.I. Unidade Usual

Distância percorrida Metro (m) Quilômetro (km)

Tempo gasto Segundo (s) Hora (h)

Velocidade média Metros por segundos (m/s) Quilômetros por horas (km/h)

Para fazermos as conversões m/s para km/h e vice-versa, poderemos fazer uso do seguinte esquema:

ExemploVamos supor que, viajando de automóvel, você observa uma placa que sinaliza “km 130” quando o relógio marca 10h e que às 12h você, na mesma estrada, passa pela placa que marca “km 290”. Você poderá saber a velocidade média do veículo realizando os seguintes cálculos:

O valor obtido apenas nos dá a idéia da rapidez com que foi feito esse percurso. Em alguns pontos do trecho descrito acima, o veículo pode ter se deslocado com velocidade muito maior ou muito menor que 80 km/h. O veículo pode, até mesmo, ter realizado algumas paradas durante algum tempo.

A velocidade média de um móvel pode ser interpretada como o valor da velocidade constante que um segundo móvel deveria manter para fazer o mesmo percurso no mesmo tempo que o móvel em estudo.