Definição de movimento linear não uniforme
O movimento linear não uniforme é um movimento com aceleração constante. Em outras palavras, movimento linear não uniforme = movimento com aceleração constante e na mesma direção. A direção da aceleração constante implica em velocidade constante, deslocamento constante e, consequentemente, movimento constante, o que significa que o objeto se move em linha reta. A magnitude da aceleração constante implica que a magnitude da velocidade aumenta regularmente.
Primeiro exemplo:
Um objeto está inicialmente em repouso. Um segundo depois, o objeto se move a uma velocidade de 2 m/s. Dois segundos depois, o objeto se move a uma velocidade de 4 m/s. Três segundos depois, o objeto se move a uma velocidade de 6 m/s. Quatro segundos depois, o objeto se move a uma velocidade de 8 m/s. E assim por diante...
A cada 1 segundo, a velocidade do objeto aumenta em 2 m/s. O objeto experimenta uma aceleração constante de 2 m/s por 1 segundo ou 2 m/s por segundo ou 2 m/ s².
O segundo exemplo:
Um objeto inicialmente se move a uma velocidade de 10 m/s. Um segundo depois.
A velocidade é reduzida para 9 m/s. Dois segundos depois, a velocidade diminui para 8 m/s. Três segundos depois, a velocidade diminui para 7 m/s. Quatro segundos depois, a velocidade diminui para 6 m/s. E assim por diante… A cada 1 segundo, a velocidade do objeto diminui em 1 m/s. O objeto tem uma desaceleração constante de 1 m/s por 1 segundo ou 1 m/s por segundo ou 1 m/ s².
Equação do movimento linear não uniforme
Existem três fórmulas de equação frequentemente utilizadas:
v t = v o + at
d = v o t + 1⁄2 at 2
v t 2 = v o 2 + 2 ad
v <sub>o</sub> = velocidade inicial (metros/segundo), v<sub> t</sub> = velocidade final (metros/segundo), a = aceleração (metros/segundo ao quadrado), t = intervalo de tempo (segundos), d = distância (metros).
Exemplo de problema 1:
Uma partícula, inicialmente em repouso, sofre uma aceleração constante de 2 m/s² durante 10 segundos. Calcule a velocidade final da partícula.
Solução:
Sem equação:
A aceleração (a) = 2 m/s² significa que a velocidade (v) aumenta em 2 m/s a cada 1 segundo. Após 2 segundos, v = 4 m/s. Após 10 segundos, v = 20 m/s.
Usando a equação:
Dados: v₀ = 0 m/s (partícula em repouso), a = 2 m/s² , t = 10 s
Procura-se: v t
v t = v o + at = 0 + (2)(10) = 20 m/s
Exemplo de problema 2:
Um carro se move em linha reta a uma velocidade de 60 km/h. Devido a um obstáculo, o motorista freia, causando uma desaceleração de 10 m/s². Qual a distância que o carro ainda percorre até parar completamente após a frenagem?
Conhecido:
vo = 60 km/h = 60(1000 m)/3600 s = 17 m/ s
v t = 0 m/s (carro para)
2a = – 10 m/s
Procura-se: distância (d)
Solução:
v t 2 = v o 2 + 2 ad
(0) 2 = (17) 2 + 2(-10) d
0 = 289 – 20 d
289 = 20 d
d = 289 : 20 = 14.45 metros
Exemplo de problema 3:
O gráfico abaixo representa um movimento linear não uniforme, onde v representa a velocidade e t o tempo. A magnitude da aceleração dos objetos, com base no gráfico, é…
Exemplo de problema 4:
O movimento de um carro produz um gráfico de velocidade (v) em função do tempo (t), como mostrado na figura ao lado. Se a área sob o gráfico (área sombreada) for de 48 m, então a aceleração do carro é…
Área sombreada = distância total = 48 metros
v o = 8 m/s, v t = 16 m/s, t = 1 m/s
v t = v o + at
16 = 8 + a (1)
a = 16 – 8
a = 8 m/ s²
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Questões e respostas conceituais sobre movimento linear não uniforme
- O que é movimento linear não uniforme?
O movimento linear não uniforme refere-se ao movimento de um objeto ao longo de uma linha reta com velocidade variável.
- Como o movimento linear não uniforme é representado em um gráfico distância-tempo?
O movimento linear não uniforme é representado por uma linha curva em um gráfico distância-tempo.
- Qual o papel da aceleração no movimento linear não uniforme?
A aceleração é um fator chave no movimento linear não uniforme. É a taxa na qual a velocidade muda ao longo do tempo.
- Como identificar um movimento linear não uniforme em um gráfico velocidade-tempo?
O movimento linear não uniforme é representado por uma linha não horizontal (crescente ou decrescente) em um gráfico velocidade-tempo, indicando que a velocidade varia ao longo do tempo.
- Qual é a unidade de aceleração no Sistema Internacional de Unidades (SI)?
A unidade de aceleração no Sistema Internacional de Unidades (SI) é metros por segundo ao quadrado (m/s²).
- Qual é a fórmula para o deslocamento em um movimento linear não uniforme, dados a velocidade inicial, a aceleração e o tempo?
A fórmula é s = ut + ½at², onde s é o deslocamento, u é a velocidade inicial, a é a aceleração e t é o tempo.
- O deslocamento 's' pode ser negativo em um movimento linear não uniforme?
Sim, o deslocamento 's' pode ser negativo em um movimento linear não uniforme. Isso indicaria um movimento na direção oposta à direção positiva escolhida.
- É possível que um objeto em movimento linear não uniforme pare completamente?
Sim, um objeto em movimento linear não uniforme pode parar se sua aceleração atuar em sentido oposto ao do movimento e reduzir consideravelmente a velocidade do objeto a zero.
- Qual é a fórmula para a velocidade final em um movimento linear não uniforme, dados a velocidade inicial, a aceleração e o tempo?
A fórmula é v = u + at, onde v é a velocidade final, u é a velocidade inicial, a é a aceleração e t é o tempo.
- Como o conceito de solavanco se aplica ao movimento linear não uniforme?
O jerk é a taxa de variação da aceleração. Em movimentos lineares não uniformes, se a aceleração não for constante e variar ao longo do tempo, então haverá jerk.
