II – MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO (MUV) Um movimento no qual o móvel mantém sua aceleração escalar constante, não nula, é denominado movimento uniformemente variado. Em conseqüência, a aceleração escalar instantânea (a) e a aceleração escalar média (am) são iguais. 1. INTRODUÇÃO O que significa a palavra acelerar na linguagem usual? Com o auxílio do dicionário, é possível ter-se o conceito exato dessa palavra: Portanto, tornar a velocidade maior é um ato de acelerar. Na Física, mesmo quando a velocidade se torna menor, diz-se que há aceleração. Ou seja, variando a velocidade existe aceleração. A seguir, a aceleração será conceituada fisicamente, com o auxílio matemático. 2. ACELERAÇÃO ESCALAR (a) Em movimentos nos quais a velocidade dos móveis variam com o decurso do tempo, introduz-se o conceito de uma grandeza cinemática denominada aceleração. ACELERAÇÃO ESCALAR (a): taxa de variação da velocidade escalar numa unidade de tempo. Num intervalo de tempo (Δt = tf – t0), com uma variação de velocidade escalar (Δv = vf – v0), define-se a aceleração escalar média (am) pela relação: am = Δv Δt As unidades mais utilizadas de aceleração são: No SI No CGC 2 m/s cm/s2 Outras km/h2, km/s2 etc. A aceleração escalar, de acordo com o sentido de orientação da trajetória, também pode ser positiva, nula ou negativa: a>0 O valor algébrico da velocidade escalar aumenta com o decorrer do tempo. a=0 A velocidade escalar permanece constante. a<0 O valor algébrico da velocidade escalar diminui com o decorrer do tempo. Sintetizando: ACELERADO RETARDADO mesmo sinal sinais opostos + + - - v>0 e a<0 + - v<0 e a>0 - + v>0 e a>0 v<0 e a<0 Mas, cuidado! Aceleração positiva, não quer dizer, necessariamente, movimento acelerado; tampouco aceleração negativa, movimento retardado. Para tais classificações, analisam-se, simultaneamente, os sentidos da velocidade e da aceleração escalares. A classificação de um movimento com variação de velocidade escalar, num determinado instante é feita deste modo: MUV a cte. # 0 a = am a = ∆v ∆t Pode ter qualquer forma de trajetória. Observação Caso a trajetória de um MUV seja uma reta, tem-se um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV). 1) No instante t1 = 10 s, a velocidade escalar de um móvel v1 = 5,0 m/s e, no instante t2 = 16s, a velocidade escalar é v2 = 23 m/s. Qual é a aceleração escalar média no intervalo de t1 a t2? 2) Um ônibus com velocidade escalar de 54 km/h é freado, parando em 5,0 s. Qual é a aceleração freada, em m/s2? 3) (UFSC) Um automóvel parte do repouso e atinge 120 m/s em 4s. Determine a aceleração média automóvel, em m/s2, nesse intervalo de tempo. 4) (Fuvest - SP) Partindo do repouso, um avião percorre a pista com aceleração constante e atinge a velocidade de 360 km/h em 25s. Qual o valor da aceleração, em m/s2? 5) (UFPE) Um caminhão com velocidade de 36 km/h é freado e pára em 10s. Qual o módulo da aceleração média do caminhão durante a freada? 8- EQUAÇÃO DE TORRICELLI O deslocamento, a velocidade e a aceleração escalares, num MUV, podem ser relacionadas numa única expressão, independente do tempo. Tal expressão, denominada equação de Torricelli, é deduzida a seguir: V2 = V20 + 2.a.d Onde V é a velocidade final do móvel. V0 é a velocidade inicial do móvel. a é a aceleração constante do móvel. d é o caminho percorrido pelo móvel. 1) Um caminhão, com velocidade escalar de 72 km/h, é freado uniformemente até parar. Sabe-se que o caminhão desloca-se 100 m durante a freagem. Determine: a) a aceleração escalar; b) o tempo de frenagem. 2) (Unimep-SP) Um carro tem velocidade de 20 m/s quando, a 30m de distância, um sinal vermelho é observado. Qual deve ser a desaceleração produzida pelos freios para que o carro pare a 5 m do sinal? 3) Um objeto, movendo-se em linha reta, tem no instante 4 s a velocidade de 6 m/s, e no instante 7 s a velocidade de 12 m/s. Sua aceleração média nesse intervalo de tempo, é, em m/s2: a) 1,6. b) 2,0. c) 3,0. d) 4,2. e) 6,0. 4) Um carro inicia a travessia de uma ponte com velocidade de 5 m/s e completa-a com aceleração constante de 2 m/s2, atingindo a velocidade de 14 m/s. O comprimento da ponte é: 5) (Fuvest-SP) Uma composição do metrô parte de uma estação e percorre 100 m com aceleração constante, atingindo 20 m/s. Determine: a) a aceleração; b) o tempo de duração do processo. 6) (FUC-MT) Um corpo é dotado de aceleração constante igual a 3 m/s2. No instante inicial, sua velocidade é igual a 10 m/s. Qual é a velocidade atingida após percorrer 16m? a) 96 m/s. b) 20 m/s. c) 16 m/s. d) 72 m/s. e) 14 m/s. 7) (MACK-SP) Uma partícula, inicialmente em repouso, passa a ser acelerada constantemente a razão de 3,0 m/s2 no sentido da trajetória. Após ter percorrido 24 m, sua velocidade é: a) 3,0 m/s. b) 8,0 m/s. c) 12 m/s. d) 72 m/s. e) 144 m/s.