Física – Mecânica, cinemática.
Movimento
- Os movimentos em geral são objeto de estudo do capítulo da física, denominado Cinemática. Faz parte do campo da Mecânica.
Referencial
Esse termo tem, no estudo da física, o significado semelhante ao que lhe atribuímos no uso comum em outras áreas. Para estudarmos o movimento de um corpo, é necessário termos um ponto no espaço, que nos serve de referência. E por que isso é necessário?
Vamos citar alguns exemplos:
a)Para localizar num mapa onde se encontra determinada coisa, costumamos partir de um local, previamente conhecido. Indicamos a direção e o sentido, junto com a distância a ser percorrida até lá. Esse local previamente conhecido, é o nosso referencial. No globo terrestre temos as linhas imaginárias que são os meridianos e paralelos. Os meridianos são círculos que dividem a Terra em dois hemisférios. O que serve de referência é o meridiano de Greenwitch. Passa pela cidade inglesa de mesmo nome e por Barcelona na Espanha. Os demais podem ser localizados por meio de cálculos que medem a distância sobre o equador. Este é o paralelo principal, dividindo o globo em hemisfério norte e hemisfério sul. Os principais paralelos são são chamados trópico de câncer e trópico de capricórnio localizados nas regiões de clima temperado. Há os dois outros que são os círculos polares o ártico e o antártico. Os demais essas linhas formam um sistema de referência que permite localizar com perfeição qualquer pondo da superfície do globo. Serve de base para traçar as rotas dos navios e dos aviões para planejamento da provável trajetória que irão percorrer.
b) Todos nós, em algum momento lemos um livro, assistimos um filme, em que são descritas situações de movimento de corpos sobre estradas, por rios, pelo ar e pela superfície do oceano. Sempre existe um ponto de partida, que pode ser tomado como o ponto de referência e funciona como referencial.
- Um corpo está em movimento se sua posição varia no decorrer do tempo, em relação ao referencial usado.
- Um corpo está em repouso se sua posição relativa ao referencial permanece constante.
Vejamos um exemplo bem simples, que todos nós vivenciamos em nossa vida. Imaginemos uma pessoa no interior de um ônibus. Se tomarmos como referência o cruzamento de duas ruas, a pessoa está em movimento, assim como o ônibus no qual ela está viajando. A posição varia no decorrer do tempo, o que pode ser observado pelo acréscimo ou decréscimo da distância medida até o ponto de referência. Já se o referencial para o passageiro for o motorista que dirige o ônibus, ele estará em repouso, uma vez que a distância entre eles permanece constante. Isso nos mostra que a situação de movimento ou repouso de um corpo no espaço, depende do referencial que for adotado. Se imaginarmos a existência de um ponto no centro do universo, que mantivesse sua posição sempre igual, nenhum corpo no espaço poderia ser dito em repouso absoluto em relação a esse referencial absoluto.
O Referencial Absoluto é uma ficção, pois em verdade no universo que vivemos e que podemos observar, literalmente tudo se move.
Vamos ver outros exemplos. Uma estrada, geralmente tem um ponto denominado “marco zero”. Este ponto serve de referência para medir as distâncias às várias localidades existentes ao longo da mesma. Também podemos localizar a posição de um automóvel que está percorrendo essa estrada, seja num sentido ou no outro. Esse marco da estrada está em repouso com relação à Terra. Já se considerarmos o Sol como referencial, ele tem um movimento de rotação em torno do centro da Terra; outro em relação ao Sol, acompanhando a Terra em seu movimento de translação. Se o referencial for o centro da Via Láctea, teremos um movimento composto por vários movimentos simultâneos, o que resulta num movimento bastante complexo.
Trajetória
Se identificarmos as posições sucessivas de um corpo em movimento, por uma sucessão de pontos, teremos o traçado de sua trajetória. Assim:
Trajetória é a linha que representa as sucessivas posições do corpo no decorrer do tempo. Ela pode ser uma reta, uma curva, sucessão de retas e curvas. Tudo depende dos fatores determinantes do movimento. Esses fatores são as forças resultantes que atuam sobre o móvel e o referencial adotado.
Móvel
O corpo em movimento recebe a denominação de móvel.
Posição
A posição identifica o lugar no espaço em que o móvel está em determinado instante. É sempre em relação ao referencial adotado.
Obs.: Se o movimento estiver ocorrendo em um plano, a posição pode ser identificada por um par ordenado, denominado coordenadas cartesianas do ponto ${(x, y)}$. Já se tomarmos um espaço tridimensional, teremos três valores, um para cada direção ${(x, y, z)}$. Inicialmente iremos trabalhar somente no plano, deixando para mais tarde as trajetórias no espaço. A trajetória, seja no plano, seja no espaço, pode ter as mesmas características citadas acima. Pode ser reta, curva, sucessão de retas e curvas.
Deslocamento
Se num instante ${t_1}$ um móvel se encontra na posição ${X_1}$ e no instante ${t_2}$ está na posição ${X_2}$, teremos que no intervalo ${t_2} – {t_1} = \Delta{t}$ o móvel se deslocou de ${{X_2} – {X_1}} = {\Delta{X}}$, de onde concluímos que:
Deslocamento é a distância entre as posições ocupadas pelo móvel em dois instantes distintos de seu movimento.
Velocidade
Podemos afirmar que a velocidade é a rapidez com que o móvel muda sua posição, na unidade de tempo.
Velocidade é a razão entre o deslocamento e o intervalo de tempo em que ele ocorreu.
Obs.: A velocidade pode ser constante e pode ser variável.
Aceleração
Se a velocidade do móvel varia no decorrer do tempo, teremos também uma aceleração. Ela mede a rapidez com que a velocidade varia no decorrer do tempo.
Aceleração mede a rapidez da variação da velocidade na unidade de tempo.
Obs.: A aceleração pode ser constante e pode ser variável.
Classificação dos movimentos.
Os movimentos podem ser classificados, de mais de uma forma. Depende da característica que estamos tomando para fazer essa classificação. Assim, em relação à trajetória:
- Retilíneo – se a trajetória for uma linha reta.
- Circular – se a trajetória for uma circunferência.
- Elíptico – se a trajetória for uma elipse.
- Parabólico – se a trajetória for uma parábola.
- Outras formas – se a trajetória apresentar diferentes formas no decorrer do tempo. Trajetória reversa.
Quanto à velocidade, podemos classificar o movimento em:
- Uniforme – quando a velocidade se mantém constante no decorrer do tempo.
- Variado – quando a velocidade varia com o tempo.
Quanto à aceleração, um movimento pode ser classificado em:
- Uniformemente variado – se a variação da velocidade permanece a mesma no decorrer do tempo.
- Variado – se a velocidade varia de maneira diferente em diferentes instantes de tempo.
- Acelerado – quando a velocidade aumenta. (A velocidade e a aceleração são grandezas vetoriais de mesmo sentido).
- Retardado – quando a velocidade diminui. (Os sentidos da velocidade e da aceleração são opostos).
Com relação ao deslocamento, podemos também classificar um movimento como:
- Progressivo – se o deslocamento ocorre no sentido positivo da trajetória.
- Retrógrado – se o deslocamento ocorre no sentido negativo da trajetória.
Iremos estudar na continuidade alguns casos de movimentos, começando pelos mais simples. Começaremos pelos movimentos retilíneos. O primeiro será o MRU (Movimento retilíneo uniforme). Posteriormente veremos o MRUV ( Movimento retilíneo uniformemente variado), com suas variantes acelerado e retardado.
Curitiba, 31 de outubro de 2017.
Decio Adams, IWA
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