terça-feira, março 02, 2010

Introdução à Cinemática

INTRODUÇÃO A CINEMATICA


1 - INTRODUÇÃO

O surgimento do Universo e a sua evolução resultam de fatos que obedecem a leis naturais. O homem, estudando esses e outros fatos através de observações, experimentos e teorias, criou uma ciência que evoluiu muito nos últimos séculos e é o assunto desta obra: a Física.
Hoje, aeronaves cortam os céus, realizando os sonhos de Ìcaro. Edifícios atingem alturas de dar medo. Usinas geram eletricidade, que possibilita o fincionamento de equipamentos como elevadores, geladeiras, Tvs... micro-computadores e telefones celulares, que cabem na palma da mão, são partes de imensa rede global de Era da Comunicação. São diversos ramos da Engenharia utilizando conhecimentos tecnológicos, alicerçados na Física.
Para odnde quer que se olhe, no lar, na escola, na Medicina, no esporte, está presenta a Física, com suas leis explicando os fenômenos do Universo.
2 – FÌSICA

FÌSICA(do grego physiké): ciência das coisas naturais; seu objetivo é o estabelecimento de leis que regem os fenômenos da natureza, estudando as propriedades da metéria e da energia.

Cientificamente, a palavra fenômeno significa acontecimento ou transformação, não possuindo o sentido de fato extraordinário ou algo incomum. Os fenômenos que ocorrem com os corpos recebem a seguinte classificação:

a) FENÔMENO FÌSICO: não altera a natureza dos corpos.

b) FENÔMENO QUÌMICO: altera a natureza dos corpos.

Em nível de Ensino Mèdio, a Fìsica é dividia didaticamente em:

a) MECÂNICA: estuda os movimentos, relacionando três grandezas fundamentais: comprimento, tempo e massa; está subdividida em Cinemática, Dinâmica, Estática, Gravitação e Hidrostática.

b) TERMOLOGIA: estuda os fenômenos térmicos, introduzindo outra grandeza fundamental: a temperatura. Suas subdivisões são: Termometria, Calorimetria, Termodinâmica, Estudo dos Gases e Estudo das Dilatações Térmicas.

c) ÒPTICA: estuda os fenômenos luminosos, sendo subdividida em Òptica Geométrica e Òptica Fìsica.

d) ONDULATÒRIA: estuda os fenômenos envolvendo as ondas. A Acústica faz parte deste segmento da Física.

e) ELETRICIDADE: estuda os fenômenos elétricos, fundamentados nas propriedades das cargas elétricas; é subdividida em Eletrostática, Eletrodinâmica e Eletromagnetismo.

3 - GRANDEZA FÌSICA

A tudo aquilo que tem possibilidade de ser medido, associando – se a um valor numérico e a uma unidade, dá – se o nome de grandeza física.

GRANDEZA FÌSICA: algo suscetível de ser comparado e medido.

Exemplos: tempo, comprimento, massa, velocidade, aceleração, força, energia, trabalho, potência, temperatura, pressão etc.

As grandezas físicas são classificadas em:

a) GRANDEZA ESCALAR: fica perfeitamente caracterizada pelo valor numérico e pela unidade de medida; não se associa às noções de direção* e de sentido.

b) GRANDEZA VETORIAL: necessita, para ser perfeitamente caracterizada, das idéias de direção, de sentido, de valor numérico e de unidade de medida.

O conjunto formado pelo valor numérico e pela unidade de medida é denominado intensidade.

CONCEITOS BÁSICO

1 - INTRODUÇÃO

Ao se programarem e esquematizarem os seus horários, as empresas de transportes, talvez sem saberem, estão utilizando cocnhecimentp de uma parte da Física chamada Cinemática.

Mas a Cinemática está presente no dia – a – dia de todas as pessoas, mesmo que não façam viagens longas. Basta imaginar um movimento de alguma pessoas ou de algo. Por exemplo, ir à padaria e retornar em tempo para não se atrasar na saída para o trabalho ou a escola, de manhã cedo. Isso é um acontecimento corriqueiro na vida de tantas pessoas e, novamente, estão em jogo a distância, o tempo e a rapidez no deslocamento.

2 - CINEMÁTICA



CINEMÁTICA: parte da Mecânica que descreve os movimentos, não faz relações com suas causas.

Uma bola rolando é um fenômeno que a Cinemática pode tomar como objetivo de estudo. Mas ela não se importará com as grandezas que dão origem ao movimento e que também o modificam, pois são assuntos de estudo da Dinâmica.

3 - MÓVEL

O foco de atenção da Cinetmática é o móvel. Ele é o corpo cujo movimento é descrito.

De acordo com as dimensões envolvidas num fenômeno em estudo, o móvel será classificado em:

a) PONTO MATERIAL: corpo de dimensões desprezíveis dentro do fenômeno; é também chamado de partícula.

b) CORPO EXTENSO: corpo cujas dimensões não podem ser desprezadas no fenômeno.

Por exemplo, são pontos materiais: automóvel em longa viagem numa rodovia; homem disputando uma maratona; avião sobrevoando o oceano Atlântilo no trajeto São Paulo – Paris; camelo atravessando o deserto do Saara, no continente africano.

Alguns exemplos de corpos extensos são: automóvel em manobras dentro de uma garagem; bailarinaexecutando movimentos coreográficos num palco; elefante dançando num picadeiro; composição ferroviária atravessando uma ponte.

Obsere que não há sentido em falar de rotação de um ponto material, pois suas dimensões são desconsideradas, ou seja, seu tamanho é desprezado. O movimento de rotação é importante para os corpos extensos.

4 - ESPAÇO (s)

Quando se deseja saber qual é a localização de um corpo, costuma – se determinar a distância que o separa de algo tomado como referência.

Na Cinemática Escalar, a grandeza que indica a posição de um móvel sobre uma trajetória é o espaço.

TRAJETÓRIA: conjunto de todas as posições que podem ser ocupados por um móvel durante o seu movimento.

ESPAÇO (s): valor algébrico da distância medida sobre e trajétoria entre o móvel e a origem dos espaços(O = ponto de referência).

Assim, o espaço (s) dá a posição em que stá o móvel num determinado instante (t).

A figura ao lado mostra aas localizações, numa mesma trajétoria, de três móveis: A, B e C.

Indicam – se os respectivos espaços dos móveis do seguinte modo:

5 - MOVIMENTO E REPOUSO

Um corpo ou um sistema físico que serve de referência para o posicionamento dos móveis é chamdo de referencial ou sistema referência.

MOVIMENTO: fenômeno no qual um móvel muda de posição, no decurso do tempo. Em relação a um referencial; é um conceito relativo.

REPOUSO: fenômenoem em que um móvel mantém determinada posição, no decorrer do tempo, em relação a um referencial; é também, um conceito relativo.

Movimento e repouso são relativos. Não há movimento nem repouso absolutos. Portanto, um móvel pode estar, simultaneamente, em movimento e em repouso, dependendo do referencial adotado.

Mas uma conclusão importante: se um corpo A estiver em movimento em relação a um corpo B, então B estará em movimento em relação a A.

Exemplificando:

a) os faróis de um automóvel em viagem numa rodovia estão em movimento em relação à rodovia e em repouso em relação ao automóvel.

b) uma pessoas que se aproxima de um edifício está em movimento relativamente ao edifício, e este está em movimento relativamente à pessoa;

c) um indivíduo viajando nun avião, confortavelmente sentado, observa que as nuvens ao seu redor, os prédios, os rios e as árvores lá embaixo – todos estão em movimento em relação a ele e o avião; portanto, ele está em movimento relativamente aos elementos citados e e repouso em relação ao avião.

6 - DESLOCAMENTO ESCALAR (ΔS)

As mudanças de posição de um móvel, sobre uma trajetória, podem ser expressas numericamente pelo deslocamento escalar, que é a diferença algébrica (levando em conta os sinais) entre o espaço aonde se chega (sr = espaço final) e o espaço de onde se saí (s0 = espaço inicial)

DISTÂNCIA EFETIVAMENTE PERCORRIDA (d): soma dos valores absolutos dos deslocamentos parciais (Δs1, Δs2, ..., Δsn)

Movimento uniformemente variado

Aceleração média

7 – INTERVALO DE TEMPO (ΔT)

T = Tf - To

8 – VELOCIDADE MÉDIA

Vm =

Prof. Vinicius Silva

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