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01/06/2012 10:21

Conceitos básicos de Cinemática

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Movimento – combinação de espaço , tempo e matéria.
Observando os corpos à nossa volta , podemos ter intuitivamente uma idéia do que são movimento e repouso. Mas esses dois conceitos ( movimento e repouso ) são relativos: ao dormir você pode estar em repouso em relação às paredes de seu quarto; entretanto , em relação ao sol , você é um viajante espacial. 

Mas o que é movimento? Como estuda-lo? 

A parte da física que trata do movimento é a mecânica. Ela procura compreender as causas que produzem e modificam os movimentos. 

Quando Galileu começou a estudar o assunto ( depois de 1586 ) , praticamente todos os filósofos aceitavam o pensamento de Aristóteles: a velocidade durante a queda de um corpo sobre a superfície da terra é diretamente proporcional ao peso do corpo. Galileu não concordava com essa teoria e demonstrou que a queda dos objetos leves ( como plumas , folhas , flocos de neve ) é sustentada pela resistência do ar o que faz com que eles caiam lentamente que os objetos mais pesados. 

Galileu afirmou também que na ausência do ar todos os corpos , quando abandonados do repouso no mesmo nível , caem com a mesma velocidade, chegando juntos ao chão ( como um caminhão e um livro por exemplo ).

Ponto Material

Usaremos com freqüência, neste livro a expressão ponto material. O que significa? 

Em determinadas situações , ponto material pode representar qualquer corpo , como ,trem ,avião , carro , bala de canhão , míssil , etc… 

Então porque ponto e porque material? 

Ponto, porque , na resolução de problemas , estaremos desprezando as dimensões do corpo em movimento , sempre que as distâncias envolvidas forem muito grandes em relação a essas dimensões. 

Material, porque , embora as dimensões do corpo sejam desprezadas , sua massa será sempre considerada.
Imagine um trem deslocando-se entre o Rio de Janeiro e São Paulo. Por maior que ele seja , seu comprimento é muito pequeno comparando com a distância entre as duas cidades. Então , neste caso , o trem pode ser considerado ponto material. 

Imagine agora um trem de 500m passando por uma ponte de 800m. 

Como o comprimento da ponte não é muito maior que a do trem , este não pode ser considerado um ponto material durante o intervalo de tempo que o trem leva para atravessar a ponte. No entanto, executando o movimento de rotação das rodas , qualquer ponto do trem realiza o mesmo movimento. Por isso podemos considerar um ponto qualquer do trem para estudar o movimento que ele executa.

Repouso Movimento e Referencial
Examine as seguintes afirmações: 
• Quando estamos dentro de um veículo , a paisagem circundante é fundamental para estabelecermos os conceitos de movimentos e repouso.
• Quando observamos o movimento do sol através da esfera celeste, podemos concluir que a terra se movimenta ao redor do sol.
• Uma pessoa que nasceu e cresceu num ambiente completamente fechado, sem janelas, não saindo dele durante toda a sua existência , pode não ter condições de afirmar se este ambiente está em repouso ou movimento.
 

Em todos os casos, percebemos que o movimento é observado a partir de um referencial: a paisagem é o referencial do carro e o sol é o referencial da terra; se uma pessoa passar toda a vida num ambiente absolutamente fechado , não terá referencial para perceber o movimento ou o repuso do ambiente em que se encontra. 

Note, que se uma criança , a bordo de um carro em movimento , afirma que a árvore está correndo , ela pode estar certa , pois não há repouso nem movimentos absolutos; tudo depende do referencial adotado. 

Quando o referencial não for citado nos problemas de cinemática apresentados neste livro , você poderá considera-lo como sendo o solo.

Trajetória
Este é outro conceito importante no estudo do movimento, Vamos dizer que a queda de uma esfera abandonada de um avião que voa horizontalmente com velocidade constante. 

Veja que: 
• Em relação ao solo, a trajetória da esfera é um arco de Pará bola.
• Em relação ao avião, a trajetória e um seguimento de reta vertical.
Em outra situação, por exemplo, observando um ponto ( M ) da periferia de um peneu de bicicleta em movimento , verificamos que:
• Em relação ao eixo (E) da roda , a trajetória do ponto observado é um arco de circunferência .
• Em relação a estrada ; O ponto descreve uma ciclóide.
Então podemos concluir que trajetória:
• É a linha descrita ou percorrida por um corpo em movimento;
• Depende do referencial adotado. 
Localização de um móvel
Quando viajamos por uma rodovia observamos, que existem marcos quilométricos ao longo do caminho. Você sabe para que eles servem ? 

Imagine que o veículo no qual você viaja tenha quebrado num determinado ponto da estrada. O mecânico do ponto de serviço mais perto precisa saber em que ponto da estrada está o veículo , para ir conserta-lo. A localização desse ponto será mais fácil se o mecânico souber em que marco quilométrico da estrada ele se encontra. 

Através desse exemplo , podemos perceber que, para um corpo em movimento , sua localização pode ser fundamental. 

Pode-se fazer essa localização através: 

• De trajetória numerada 

Rapidez e Velocidade

Um coelho é mais rápido do que uma tartaruga. Alguns atletas podem percorrer 100m em aproximadamente 10s. A tecnologia constrói automóveis, trens e aviões que desenvolvem uma rapidez muito superior a desses atletas.
A medida da rapidez com que um móvel se desloca no tempo é assunto importante da Mecânica. 

Na linguagem comum as palavras velocidade e rapidez são usadas como sinônimo. Entretanto a liguagem técnica faz uma importante distinção entre elas: a velocidade ou velocidade vetorial ( que estudaremos mais adiante ) possui uma direção , um sentido e uma intensidade ( modulo + unidade de medida ) ; a rapidez ou velocidade escalar possui apenas intensidade.





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