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 Partícula
Quando 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 Extenso
um 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).
-
+
-3 -2 -1 0 1 2 3 4
Origem das posições
O sentido positivo do eixo está no sentido dos números crescentes.
O sentido oposto é o sentido negativo.
Posição
(m)
Origem das posições
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.
Deslocamento
A 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
Deslocamento
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 (posição) inicial (S0): S0 = 10 km
O espaço (posição) final (S): S = 410 km
ΔS = S - SO = 410 – 10 = 400 km
Quando S > So , o objeto desloca no sentido positivo do eixo orientado
II. Entre as cidades B e C
O espaço inicial (S0): S0 = 410 km
O espaço final (S): S = 310 km
ΔS = S – SO = 310 – 410 = -100 km
Quando S < So , o objeto desloca no sentido negativo do eixo orientado
Movimento e Repouso
Repouso 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.
Trajetória
A 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.
Trajetória
De 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 Média
A 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).
Unidades
Grandeza
Unidade no S.I.
Unidade Usual
Distância percorrida
Metro (m)
Quilômetro (km)
Tempo gasto
Segundo (s)
Hora (h)
Metros por segundos (m/s)
Quilômetros por horas (km/h)
Velocidade média
Para fazermos as conversões m/s para km/h e vice-versa, poderemos fazer
uso do seguinte esquema:
Exemplo
Vamos 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.