Cinemática

O estudo do movimento dos corpos, sem nos preocuparmos com as causas que dão origem ao movimento, na Física, recebe o nome de Cinemática.
Um objeto que se move vai mudando de posição conforme o tempo passa. Esse objeto pode permanecer na mesma posição ou ficar em repouso. Mudar de posição conforme passa o tempo é a característica do movimento. Mover-se é mudar de posição.
Dessa forma, você conclui que o poste não tem movimento, ou seja, está “grudado” no chão. Imagine que você está flutuando no espaço e observando a Terra girar. Se você esperar 24 horas, o poste vai passar novamente na sua frente.
Afinal, o poste está ou não se movendo? A resposta é: depende do referencial.
Escolher ou adotar um referencial é verificar se o objeto muda de posição ou não em relação ao referencial adotado.
Trajetória é o “caminho” ou a “linha” percorrida por um corpo em movimento, são as posições sucessivas de um corpo em relação a um referencial. Dependendo da forma ou trajetória, os movimentos podem ganhar as denominações de Retilíneo, Parabólico, Elíptico e Circular.
Depois da descrição de como o movimento aconteceu, é preciso determinar onde o corpo está, qual é a sua localização, qual é a sua posição na trajetória durante o movimento.
Para determinar a posição do corpo em sua trajetória, devem-se estabelecer marcações de posição na trajetória. Essas marcações recebem o nome de espaços.
Inicialmente, escolhe-se um ponto qualquer da trajetória como referencial. Esse ponto será a origem dos espaços e seu valor será zero. A partir da origem, marcam-se os demais valores de espaços que deverão representar a distância até a origem de cada marcação. Deve-se orientar a trajetória.
O símbolo das marcações de espaços é “S”.
Uma vez estabelecida a origem dos espaços, pode-se estabelecer a posição de um corpo que se movimenta em sua trajetória.
É comum quando se estuda o movimento dos corpos não considerar seu tamanho, massa, peso, formato ou cor.
Uma pessoa, um automóvel, um trem, ou mesmo a Terra, podem ser considerados pontos materiais desde que seu movimento percorra uma distância muito maior que seu próprio tamanho.
O movimento de um corpo inicia-se num determinado espaço e termina em outro espaço. O espaço em que o corpo inicia o movimento recebe o nome de espaço inicial (S₀)_1; e o espaço em que o corpo termina o movimento recebe o nome de espaço final (S).
O espaço percorrido, cujo símbolo é ΔS, é a diferença numérica entre os valores do espaço final (S) e do espaço inicial (S0). (ΔS) pode ser positivo ou negativo.
Quando um corpo se movimenta, esse movimento acontece num determinado intervalo de tempo. As marcações de tempo de um relógio recebem o nome de instantes de tempo. O instante de tempo do início do movimento recebe o nome de tempo inicial e seu símbolo é t₀. O instante de tempo do fim do movimento recebe o nome de tempo final e seu símbolo é t.
O intervalo de tempo de um movimento, cujo símbolo é Δt, é definido como a diferença entre o valor do tempo final (t) e o valor do tempo inicial (t₀). É importante levar em consideração que o intervalo de tempo de qualquer movimento é sempre positivo.
Para se determinar o espaço percorrido e o intervalo de tempo de um movimento, é necessário que os espaços e os instantes de tempo sejam anotados simultaneamente.
Portanto, as marcações de espaços estão vinculadas a instantes de tempos.
A velocidade é a grandeza física que mede a rapidez de um corpo. Existem vários conceitos de velocidade, no entanto estudaremos a velocidade média de um corpo em movimento, ou seja, a rapidez média de um corpo em movimento.
Velocidade média, cujo símbolo é Vm, é a relação entre o espaço percorrido (ΔS) e o correspondente intervalo de tempo (Δt) que o corpo demora para percorrer esse espaço.
A grandeza velocidade pode ser positiva ou negativa, uma vez que o espaço percorrido pode ser positivo ou negativo.
No Sistema Internacional, a unidade da velocidade é m/s, isto é, metro por segundo, uma vez que o padrão de comprimento é o metro, e do tempo é o segundo.
Para transformar velocidade em km/h para m/s, tem-se que dividir o valor em km/h por 3,6. Já para converter a velocidade em m/s para km/h, é preciso multiplicar o valor em m/s por 3,6.
Quando estamos andando de carro ou de ônibus, a velocidade do veículo varia o tempo todo. Essa é a velocidade instantânea!
A velocidade de um corpo num instante de seu movimento é chamada de velocidade instantânea, e seu símbolo é v.
Um dos movimentos mais simples é o movimento que se realiza com velocidade constante, sempre com a mesma velocidade, e recebe o nome de movimento uniforme. A uniformidade de movimento pode ser resumida a esta frase: “Em tempos iguais, um objeto percorre espaços iguais. ”
A Cinemática estuda a descrição dos movimentos por meio de tabelas de dados.
Além de podermos descrever o movimento por meio de tabelas e dados, podemos descrevê-lo por meio de funções matemáticas, que nos permitem obter muitas informações e fazer previsões do movimento de um corpo ou objeto.
A função dos espaços de um movimento é a que relaciona os espaços que o corpo percorre e os instantes de tempo do movimento. A função dos espaços também é chamada de função horária.
Valores particulares são os valores fixos do movimento, isto é, os valores que a partir do início do movimento não mudam: o espaço inicial S0 e a velocidade v, uma vez que o movimento é uniforme.
Os movimentos são representados por gráficos.
Como espaço, tempo e velocidade são variáveis contínuas, o gráfico mais adequado é o de linhas.
Se a velocidade de um corpo é constante, o gráfico V x t é uma reta horizontal. Qualquer outra forma ou inclinação da reta implica que a velocidade não é constante.
Por exemplo: um caminhão viaja com uma velocidade quase constante de 20 m/s (72 km/h). O motorista acelera e, em 12 s, o caminhão aumenta sua velocidade para 25 m/s. Se o gráfico for ascendente, a velocidade vai aumentando. Se o gráfico fosse descendente, a velocidade iria diminuindo.
A novidade é que a velocidade muda durante o movimento; damos nome a esse movimento de variação de Δv.
Essa variação de velocidade fica representada no gráfico pela diferença entre a altura correspondente ao instante t0 = 0 e a altura correspondente ao instante t = 12 s.
O quociente de Δv/ Δt tem o nome de aceleração.
Aceleração é a grandeza que mede a rapidez da mudança da velocidade.
Se a velocidade com que se move um corpo é constante, sua aceleração é zero. Se a velocidade aumenta ou diminui rapidamente, sua aceleração é alta. Se a velocidade aumenta ou diminui lentamente, sua aceleração é baixa.
Para calcular a aceleração basta dividir a variação da velocidade nesse intervalo de tempo pela duração do intervalo de tempo. A unidade da aceleração no SI é m/s².
Os movimentos variados nos quais a aceleração é constante recebem o nome de Movimento Uniformemente Variado. Evidentemente, a representação de um MUV é mais complexa que um MU, pois, além do espaço variar com o tempo, a velocidade também varia, ou seja, a mudança é constante.
O MUV necessita de duas funções matemáticas: uma para os espaços e uma para a velocidade.
A função da velocidade é: v = v₀ + a.t.
Função dos espaços (ou função horária) é = S0 + v0 t + a.t²/2.
Cada movimento terá a função dos espaços e da velocidade.
Outro jeito de representar os movimentos, neste caso o Movimento Uniformemente Variado, é por meio dos gráficos Espaços x tempo (S x t), velocidade x tempo (v x t) e aceleração x tempo (a x t).
 
EQUAÇÃO DE TORRICELLI
Relaciona o espaço percorrido (ΔS) com a velocidade inicial e final de um movimento.
Como você pode perceber, a equação relaciona as velocidades e o espaço percorrido, independentemente do tempo. A velocidade média de um movimento uniformemente variado é a média aritmética entre a velocidade final e inicial.
A causa de um corpo cair é a ação da força de atração gravitacional exercida pela Terra. Essa força de atração gravitacional recebe o nome de peso. Tenha em mente que sobre o corpo atua somente uma força: o peso.
Queda livre é o nome dado ao movimento de um corpo sobre o qual atua somente uma única força: a força de atração gravitacional; vamos analisar o caso de queda livre mais simples: o movimento de um objeto que é jogado ou se deixa cair de uma certa altura.
O primeiro físico que estudou a queda livre de maneira experimental foi Galileu Galilei ao concluir que os objetos em queda livre executam um movimento vertical em direção ao solo, e que a velocidade de descida varia dependendo da forma do objeto, pois o ar funciona como um freio e a intensidade da frenagem depende da forma do objeto.
Conforme é eliminado o efeito de frenagem do ar, os objetos tendem a cair na mesma velocidade. O aumento da velocidade durante a queda é sempre o mesmo e igual para todos, e vale 9,80665 m/s². A aceleração a que estão sujeitos os corpos por efeito da gravidade é chamada de aceleração da gravidade e é universalmente representada pela letra g, que vale aproximadamente 9,8 m/s².
Na maioria dos problemas de Física, a aceleração da gravidade será considerada 10 m/s². Os sinais da velocidade e da aceleração devem estar de acordo com o sentido das marcações adotadas.