Estamos no final do nosso estudo da parte de Física chamada cinemática e no início do estudo da Dinâmica. Antes estudávamos o movimento sem levar em conta as causas desse fenômeno. Agora vamos estudar justamente como e por que os objetos se movimentam. Nosso próximo assunto será então as Leis de Newton sobre o movimento dos corpos.
As grandezas que analisaremos no estudo das Leis de Newton são vetoriais. Assim, recomendamos fortemente que você faça uma recordação do capítulo 01 da apostila. Naquela ocasião estudamos os vetores com sua representação pelo modelo das setas. Estude, principalmente, as operações vetoriais de adição e subtração. Creia, isto é muito cobrado nas provas do vestibular.
Antes de começar o estudo do capítulo devemos rever os conceitos de velocidade, deslocamento e aceleração. Eles já foram vistos por nós. No entanto, naquela ocasião trabalhávamos com o movimento retilíneo. Ora, no movimento retilíneo a direção do movimento não muda, logo podíamos estudar essas grandezas como se fossem escalares. Era uma aproximação pois elas, na verdade, são grandezas vetoriais. Assim é necessário uma revisão.
A partir de agora o deslocamento passa a ser visto como vetor deslocamento .
A velocidade passa a ser vista como vetor velocidade e com isto, nos nossos cálculos, vamos sempre levar em conta também a direção e o sentido do vetor. Temos então um vetor velocidade média e também um vetor velocidade instantânea. O vetor velocidade instantânea tem sempre a sua direção tangente à trajetória do objeto.
A partir de agora devemos também considerar a aceleração como um vetor. Trabalhamos então com um vetor aceleração média. Do mesmo modo temos uma aceleração instantânea mas, desta vez, devemos considerar uma importante característica: Existe uma componente da aceleração que trata da mudança de direção e outra componente que trata da variação do valor do módulo. A soma vetorial dessas componentes nos dá o vetor aceleração instantânea.
Com os conceitos dessas grandezas frescos na mente vamos retornar o assunto deste capítulo. Nele estudaremos a composição de velocidades.
Vamos trabalhar com um vetor em especial: O vetor velocidade. Vamos dar destaque a um fato interessante e que normalmente passa despercebido: A velocidade é medida em relação a um referencial. Logo, dois observadores de referenciais diferentes podem observar o movimento de um objeto e dar valores distintos para a sua velocidade.
Por exemplo, em certas situações um observador pode medir como nula a velocidade de um objeto ao passo que o mesmo objeto visto por outro observador possui velocidade não nula. Para entender bem essa afirmação faça o exercício sobre um caça americano sobre o Iraque.
Neste capítulo vamos usar um barco que navega num rio, ora subindo ora descendo o curso d'água. O nosso rio é um rio de planície, de águas calmas e correnteza sem redemoinhos. A velocidade do barco ( Vb ) é sempre medida tendo como referencial a água. É esta velocidade que o piloto mede no velocímetro do barco.
A velocidade da correnteza ( VC ) é sempre medida em relação à margem. É a velocidade da água tal como a vemos de cima de uma ponte, por exemplo.
Quem observa da margem mede a velocidade do barco somada à velodidade da correnteza, isto é, ele faz uma composição das duas velocidades. A composição dos vetores velocidade ( V ) é sempre feita tendo como referencial a margem do rio.
Temos então três situações:
- O barco desce a correnteza.
- O barco sobe a correnteza.
- O barco cruza o rio numa direção perpendicular à correnteza.
Nunca é demais ressaltar: O piloto do barco olha para o medidor de velocidade do barco e lê: Vb. O combustível que o barco consome é compatível com Vb. Claro, estamos supondo que a correnteza tem um fluxo uniforme. No entanto, quem observa o barco da margem mede a velocidade representada pelo vetor soma ( Vb + Vc ).
Para terminar faça dois exercícios usando uma animação que mostra um barco navegando num rio. Para acessa-los clique aqui e também aqui.