Movimentos e Forças

Um corpo pode encontrar-se em movimento ou em repouso, em relação a um determinado referencial (onde se encontra o observador). Diz-se que um corpo está em movimento, em relação a um referencial, quando a posição do corpo se altera, ao longo do tempo.

Diz-se que um corpo está em repouso, em relação a um referencial, quando a posição do corpo não se altera, ao longo do tempo

Figura 1

Muitas situações do dia a dia permitem concluir que o estado de repouso e de movimento de um corpo é sempre relativo.

Assim, na situação da figura 1 qualquer passageiro do comboio sentado no seu lugar:

• Está em repouso, por exemplo, relativamente ao condutor do comboio pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação ao condutor é a mesma.
• Está em movimento em relação aos carris pois, à medida que o tempo decorre, a posição do passageiro em relação a este referencial é sucessivamente diferente.  

Através de um gráfico posição-tempo é possível identificar situações de repouso e de movimento de um corpo.

•  Até aos 20 segundos as posições do corpo variam, sendo cada vez mais longe da origem das posições - o corpo está em movimento;
• No intervalo de tempo [20;30] s, a posição do corpo é sempre a mesma - o corpo está em repouso;
• A partir dos 30 segundos as posições do corpo variam de novo, sendo agora cada vez mais afastadas da origem das posições - o corpo volta a estar em movimento.

Distância percorrida e deslocamento:

Normalmente quando queremos ir de um local A para um local B, a pé, de carro ou por outro meio, podemos seguir "caminhos", ou seja, trajetórias diferentes. A distância percorrida seguindo diferentes trajetórias é habitualmente diferente, no entanto, o deslocamento efectuado é sempre o mesmo.

Deslocamento e distância percorrida são grandezas físicas diferentes

    

A distância percorrida é uma grandeza escalar, que se pode representar por d, corresponde à medida de todo o percurso efectuado sobre a trajetória.

 O deslocamento é uma grandeza vectorial, isto é, representa-se por meio de um vector. Este vector parte do ponto onde se dá início ao movimento e termina no ponto onde acaba o movimento. 

 

 Rapidez e Velociade :

A rapidez média, rm, é uma grandeza escalar que corresponde á distância percorrida, em média, em cada unidade de tempo.

Calcula-se  dividindo a distância percorrida pelo tempo, t, gasto no percurso:

 

No Sistema Internacional de Unidades, a rapidez média experimem-se em metros por segundo, m/s.

A Velocidade tem, em Física, um significado bem preciso, diferente do que tem na linguagem do nosso dia-a-dia. A velocidade é uma grandeza vetorial caracterizada por direção, sentido e ponto de aplicação, além de intensidade. Representa-se, em cada instante, por um vetor - vetor velocidade,

.

Movimento Retílineo

 

Movimento Curvilíneo

A direção do vetor velocidade é:

• a direção da trajetória, no caso do movimento retílineo;
• a direção da tangente á trajetória, se o movimento é curvilíneo.

 O sentido do vetor velocidade é o do movimento

O ponto de aplicação coincide com a posição ocupada pelo corpo no instante considerado.

A intensidade é indicada pelo comprimento do vetor velocidade na escala considerada e corresponde à rapidez do movimento em cada instante e posição.

O valor da velocidade corresponde á intensidade associada ao sinal positivo ou negativo.

Movimento uniforme:

Diz-se que o movimento de um corpo é uniforme quando o valor da velocidade se mantém constante. Esta classificação nada tem a ver com o tipo de trajetória; por isso; há movimentos uniformes retilíneos e curvilíneos.

Movimento retilíneo uniforme

No movimento uniforme, a distância percorrida uma distância dupla; no triplo do tempo é percorrida uma distância tripla e assim sucessivamente. No movimento uniforme, o valor da velocidade instantânea é igual à rapidez média

 
Gráficos distância percorrida-tempo e velocidade-tempo para o movimento uniforme:

O gráfico que representa a distância percorrida em função do tempo gasto no percurso é uma linha reta, com uma certa inclinação, que passa pela origem das coordenadas, porque as duas grandezas são diretamente proporcionais.

A inclinação da reta corresponde ao valor da velocidade.

O gráfico que representa a velocidade do corpo em função do tempo é uma linha reta paralela ao eixo das abcissas, porque o valor da velocidade é constante.

Cálculo da distância percorrida com movimento uniforme:

Se reparares bem, este produto corresponde à área do retângulo cujos "lados" são:

v= 20 m/s e t = 4s, assinalada a amarelo no gráfico velocidade-tempo da figura 2.

Fig. 2

 Movimento uniformemente variado:

Quando o valor da velocidade aumenta, o movimento é acelerado, quando a velocidade diminui, o movimento é retardado.

Se o valor da velocidade aumenta sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, diz-se que o movimento é uniformemente acelerado.

Movimento uniformemente acelerado

Se o valor da velocidade diminui sempre do mesmo modo à medida que o tempo decorre, o movimento é uniformemente retardado.

Movimento uniformemente retardado

Gráficos velocidade-tempo para movimentos uniformemente variados:

Se o movimento é uniformemente acelerado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é um linha ascendente. A linha só passa pela origem dos eixos coordenadas se o corpo inicia este movimento a partir do repouso.

Se o movimento é uniformemente retardado, o gráfico que representa o valor da velocidade em função do tempo é um linha reta descendente. A linha parte do valor da velocidade do corpo no ínicio do movimento e só atinge o valor zero se o corpo ficar em repouso.

 

Cálculo da distância percorrida com movimento variado :

Velocidade e distância de segurança

O tempo que um condutor demora a atuar, quando se apercebe de um obstáculo, chama-se tempo de reação e depende do condutor. O tempo de reação médio de condutores com reflexos normais é cerca de 0,7 s.

A distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reação chama-se distância de reação.

Logo que que o condutor reage, trava, pelo que a velocidade do veículo diminui até se anular quando pára. O tempo necessário para o veículo parar chama-se tempo de travagem.

Durante o tempo de travagem, o veículo percorre com movimento retardado uma distância que se chama distância de travagem.

A soma das distâncias de reação e de travagem chama-se distância de segurança rodoviária.

Aceleração :

O que é a aceleração

A aceleração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.

Como se calcula a aceleração

   

No Sistema Internacional de Unidades:

O valor da variação de velocidade exprime-se em metros por segundo, m/s.

 Tal como a velocidade, também a aceleração média é uma grandeza vetorial.