A Cinemática é a parte da física que estuda o movimento sem se preocupar com os fenômenos que lhe dão origem.
Referencial e trajetória.
Podemos afirmar que um objeto se movimenta quando ele muda a sua posição e que, ao se movimentar, ele percorre um caminho pelo espaço. Este caminho é chamado de "trajetória do objeto".
Tudo isto é bastante óbvio. No entanto, existe um aspecto que não é óbvio mas é muito importante que você entenda: O movimento só tem significado quando afirmado em relação a um outro objeto material que serve como um referencial.
Você está sentado na frente do computador, certo? Você está se movimentando? Claro que não...mas se você está sobre a superfície da Terra e o planeta gira então.... Viu? Não é óbvio.
Entenda como isso funciona fazendo um pequeno exercício. Para isso vamos usar um vídeo sobre o abastecimento dos caças americanos durante a guerra do Iraque. Cuidado! Abaixe o som pois o vídeo foi gravado dentro de um cargueiro em pleno voo.
O mesmo podemos dizer do conceito de "trajetória". A forma de uma trajetória muda de acordo com o referencial a partir do qual é observado o movimento. A trajetória também é relativa a um referencial.
Veja o vídeo da sonda japonesa para ter um exemplo da relatividade do movimento e entenda como a trajetória pode ser modificada com a mudança do referencial assistindo a animação do barco
Clique aqui e faça outro exercício sobre a mudança da trajetória de um movimento quando mudamos o referencial sob o qual observamos o movimento.
Velocidade média.
Quando estamos interessados em medir a rapidez com que um objeto se movimenta usamos uma grandeza chamada "velocidade". Vamos tratar primeiro da velocidade escalar média.
Neste ponto começam os nossos problemas pois tomamos contato com uma linguagem nova: A matemática. A matemática é o "terror", você certamente dirá. Por exemplo, o que significa esse maldito triângulo na fórmula?
Se você não sabe então deve estudar o conceito de Intervalo de variação de uma grandeza.
Usando o conceito de intervalo de variação vamos definir a velocidade escalar média.
Devemos lembrar que a velocidade média, como o próprio nome diz, é apenas uma média. Não se refere à velocidade que o objeto "realmente" possui num dado instante do tempo. O conceito que nos informa a velocidade de um objeto a cada instante do tempo é o de velocidade instantânea. Você pode entender a velocidade instantânea como aquela que é marcada pelo velocímetro de um automóvel. Clique aqui e estude o conceito de velocidade instantânea.
Portanto, em cada movimento temos muitas velocidades instantâneas, uma para cada instante no tempo. No entanto para cada movimento temos somente uma velocidade média.
Movimento retilíneo uniforme ( M. R. U. ).
Neste capítulo vamos estudar o movimento de um objeto que descreve uma trajetória retilínea e que possui velocidade constante durante todo o movimento.
Lembre-se que velocidade é um vetor, portanto,quando afirmamos que a velocidade é constante estamos alegando que o módulo é constante e que a direção e o sentido também são constantes.
O movimento com essas características é chamado movimento retilíneo uniforme ( MRU ). É descrito por uma equação horária. Os detalhes você pode estudar assistindo a seguinte apresentação sobre a equação horária.
Com isto ficamos conhecendo as duas primeiras fórmulas das muitas que usaremos no nosso estudo. é importante começara com o "pé direito". Assim, estude essa apresentação sobre como usar as fórmulas matemáticas na física.
Para mais informações assista a aula do professor Nivaldo Lemos para o projeto seimaisfisica da UFF.
Dispor as informações na forma de um gráfico é a maneira mais prática de analisar os dados. Numa era como a que estamos vivendo onde as telas dos computadores estão presentes em todos os lugares e em todo os momentos, a maneira mais natural de mostrar as informações é através de um gráfico, isto é, de uma imagem.
Digamos que se queria mostrar a altura das ondas do Tsunami do Japão à medida que ele se propaga pelo Oceano Pacífico. Isto representa milhares de números. Somente mostrando os números tudo fica muito confuso. O jeito é usar algo como esse gráfico .
Digamos que se queria mostrar a altura das ondas do Tsunami do Japão à medida que ele se propaga pelo Oceano Pacífico. Isto representa milhares de números. Somente mostrando os números tudo fica muito confuso. O jeito é usar algo como esse gráfico .
Veja este exemplo.
Vamos trabalhar com gráficos bem mais simples. Eles são chamados Gráficos Cartesianos.Vamos estudar os gráficos do movimento retilíneo uniforme. Para este movimento temos os gráficos posição versus tempo e velocidade versus tempo.
Antes de estudar os gráficos vamos recordar como se localiza um ponto dado em coordenadas cartesianas. Faça esse exercício sobre as coordenadas cartesianas.
No capítulo 02 da apostila é mostrado como eles são construídos e na aula vimos que, para o vestibular, os gráficos têm que ser lidos e deles retiradas as informações. É muito importante ter uma intuição muito viva do significado de cada gráfico. Assim, quando encontrar um gráfico na prova:
- Leia as legendas de cada eixo. Nelas estão dadas as grandezas que são representadas e as unidades usadas.
- Existem informações que podem ser lidas diretamente nos eixos. Por exemplo no gráfico posição versus tempo: Dado um instante no tempo leio no outro eixo a posição ocupada pelo objeto em movimento. Dada a posição leio no outro eixo o instante no tempo em que o objeto ocupou aquela posição. Veja como isto é feito aqui.
- Existem informações que são obtidas indiretamente dos gráficos através de um pequeno cálculo. Por exemplo: Dado o gráfico posição versus tempo. Calculando a inclinação da curva descubro a velocidade. Veja como é feito aqui. Dado o gráfico velocidade versus tempo. Calculando a área sob a curva descubro o espaço percorrido pelo objeto naquele intervalo de tempo. Veja como é feito aqui. Para o caso da velocidade ser negativa veja como é feito aqui.
Agora temos uma série de exercícios para você adquirir uma intuição mais firme sobre a construção e o significado dos gráficos. Faça os exercícios. Garanto que será instrutivo.
Estude aqui sobre a construção dos gráficos cartesianos.
Estude aqui sobre as coordenadas cartesianas. Lembre-se que para o vestibular somente trabalharemos com os pontos no plano e que suas coordenadas, nesse caso, ficam (a,b,0) = (a,b)