Introdução à Cinemática
A cinemática é uma das áreas da Mecânica onde se estuda os movimentos dos corpos, porém sem se preocupar com as causas desses movimentos.
Nesse capítulo iremos estudar movimentos com ou sem aceleração, movimentos verticias e oblíquos, bem como os movimentos curvilíneos.
Ao longo do nosso estudo iremos abordar objetos que serão classificados como ponto material ou corpo extenso. Aqueles que forem classificados como ponto material, iremos desprezar suas dimensões. Diferente daqueles em que as consideramos, a eles chamamos de corpos extensos.
Referencial
Referencial é um conjunto de coordenadas que determina se um corpo está ou não em movimento. Podemos definir, de uma forma mais simplória, que o referencial é o ponto de vista de um obeservador, por exemplo:
No exemplo abaixo, o ônibus está em movimento em relação ao observador que está sentado na pista, porém, o mesmo ónibus, está em repouso em relação ao motorista que o está dirigindo.
Sendo assim, para definirmos se um corpo está ou não em movimento em relação algum observador, precisamos saber se há uma mudança em sua posição, aproximando-se ou afastando-se desse observador.
Trajetória
Para definirmos a trejatória executada por um corpo que está em movimento, precisamos saber, primeiro, em relação a que ou a quem iremos definir essa trajetória.
Sendo assim, adotar um referencial é crucial para sabermos a trajetória daquele objeto, uma vez que podemos ter trajetórias diferentes para observadores diferentes.
Por exemplo, imagine um avião sobrevoando um lugar com velocidade constante. Em um dado momento ele deixar cair uma caixa. Se adotarmos o obervador ao solo, iremos ver que a trajetória observador por ele será uma parábola. Já se adotarmos o piloto como referencial, sua trejetória será vertical para baixo.
Posição e Deslocamento Escalar
Para definirmos a posição escalar de um móvel, precisamos adotar inicialmente um referencial. Feito isso, em um dado instante de tempo (t), podemos medir a distância (S) que esse móvel se encontra em relação a origem (O) da referência. Essa medida nos dará a posição desse móvel naquele instante de tempo que estamos observando. (Ver figura abaixo). Como a posição é uma medida de comprimento, usamos as seguintes unidades de medida para representá-la: metro (m), quilômetro (km), centímetro (cm) e entre outros, porém, como unidade do sistema internacional de medidas, o S.I., as medidas de comprimento são sempre em metro(m).
Após o decorrer de um certo intervalo de tempo, se o móvel estiver em uma nova posição na trajetória, podemos, então, verificar que houve um deslocamento realizado por esse móvel.
Observe na imagem abaixo, que no instante de tempo t1, o móvel estava na posição S1, também denominada de S0, e, por isso, chamaremos essa posição de incial.
Entretanto, já no instante de tempo t2, ele estará em uma nova posição, S2, também denominada de S, na qual chamaremos de posição final.
Sendo assim, após o decorrer de um intervalo de tempo (t2 – t1), o corpo sofrerá um deslocamento, na qual usaremos a seguinte relação para calcularmos:
Vale ressaltar que o deslocamento de um móvel pode ser positivo ou negativo, segundo o referencial adotado e o movimento deste corpo.
Por exemplo: Veja a imagem 1 ao lado! Inicialmente o móvel está na posição inicial B, onde vale -2 m, e passará a se deslocar até a posição J, cujo valor é de 6 m. Como o movimento foi a favor do referencial, ver a reta numérica abaixo, podemos ver que ser deslocamento foi de 8 m, 6 -(-2).
Logo, classificaremos esse tipo de movimento como progressivo.
Já na imagem 2, observa se que o móvel começa na posição J (6m) e se movimenta contra o referencial, indo até a posição G (3m), totalizando um deslocamento de -3 m (3 – 6 = -3m).
Como o deslocamento é negativo, classificaremos esser tipo de movimento como retrógrado.
Imagem 1
Imagem 2
Velocidade escalar média (Vm)
A velocidade escalar média é a razão entre a grandeza deslocamento e grandeza intervalo de tempo. Sendo assim, ao olharmos a equação abaixo, podemos perceber que para intervalos de tempos iguais, a velocidade é diratemente prorporcional ao deslocamento, e se mantivermos os deslocamentos constantes, ela será inversamente proporcional ao intervalo de tempo.
Aceleração escalar média (Am)
A aceleração escalar média é a razão entre a variação da velocidade e grandeza intervalo de tempo. Portanto, para que um corpo sofra uma aceleração, sua velocidade tem que variar, podendo ser aumentada ou diminuída.
Além disso, olhando a equação abaixo, podemos perceber que para intervalos de tempos iguais, a aceleração é diratemente prorporcional a variação dessa velocidade, e se mantivermos variações de velocidades iguais, ela será inversamente proporcional ao intervalo de tempo.
