Artigo sobre as grandezas da física no movimento linear
1. Intervalo de tempo
Quando um objeto se move de um lugar para outro, ele precisa de um certo intervalo de tempo. O símbolo de tempo é t (tempo). A unidade de tempo do Sistema Internacional é o segundo (s).
2. Distância e deslocamento
Distância é o comprimento do caminho percorrido por um objeto. Distância é uma grandeza escalar, ou seja, não depende da direção. O símbolo da distância é d e a unidade do Sistema Internacional de Unidades é o metro (m).
O deslocamento é uma mudança na posição de um objeto. Sendo uma grandeza vetorial, o deslocamento consiste na magnitude e na direção do deslocamento. A direção do deslocamento influencia o resultado, podendo ser positiva ou negativa. Em coordenadas cartesianas, se o deslocamento ocorrer na direção dos eixos x e y positivos, ele será positivo. Por outro lado, se o deslocamento ocorrer na direção dos eixos x e y negativos, ele será negativo. A direção do deslocamento também é comumente expressa em termos de norte, leste, sul e oeste. O símbolo do deslocamento é d e a unidade do Sistema Internacional de Unidades (SI) é o metro (m).
Exemplo de problema 1:
Um estudante desloca-se 2 metros para leste. Qual é a distância percorrida e a magnitude do deslocamento do estudante?
a = posição inicial, b = posição final.
Distância (d) = 2 m
A magnitude do deslocamento (d) é de 2 m. A direção do deslocamento é leste.
Exemplo de problema 2:
Um estudante se desloca 2 metros para leste e depois 2 metros para oeste. Qual é a distância e a magnitude do deslocamento do estudante?
a = posição inicial e posição final
Distância (d) = 2 m + 2 m = 4 m
A magnitude do deslocamento (d) = 2 m – 2 m = 0. Posição final = posição inicial, de modo que não há deslocamento.
Exemplo de problema 3:
Um estudante desloca-se 2 metros para leste e depois 1 metro para oeste. Qual é a distância e a magnitude do deslocamento do estudante?
a = posição inicial, b = posição final.
Distância (d) = 2 m + 1 m = 3 m
A magnitude do deslocamento (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Direção do deslocamento = leste
3. Velocidade e rapidez
A rapidez é uma grandeza escalar, enquanto a velocidade vetorial é uma grandeza vetorial. A velocidade vetorial consiste em uma magnitude e uma direção. O símbolo da rapidez é v e o símbolo da velocidade vetorial é v (velocidade vetorial). A unidade do Sistema Internacional de Unidades (SI) para rapidez e velocidade vetorial é o metro por segundo (m/s).
a. Velocidade média e velocidade vetorial média
Exemplo de problema 1:
Um estudante se desloca para leste por uma distância de 2 metros durante 1 segundo. Quais são a velocidade média e o módulo da velocidade média do estudante?
A direção da velocidade média é igual à direção do deslocamento, que é para o leste.
Exemplo de problema 2:
Um estudante se desloca para leste por 2 metros durante 1 segundo e, em seguida, se desloca para oeste por 1 metro durante 2 segundos. Quais são a velocidade média e o módulo da velocidade média do estudante?
Direção da velocidade média = direção do deslocamento = para leste
b. Velocidade instantânea e velocidade vetorial instantânea
Velocidade instantânea = distância muito pequena percorrida em um intervalo de tempo muito curto. A magnitude da velocidade instantânea = deslocamento muito pequeno percorrido em um intervalo de tempo muito curto. Se você já andou de moto ou carro, certamente já viu um velocímetro. Ao andar de moto, a velocidade da motocicleta varia e é indicada pelo velocímetro.
Em física, a velocidade instantânea é frequentemente abreviada como rapidez. Da mesma forma, a velocidade vetorial instantânea é frequentemente abreviada como velocidade vetorial. Observe que podemos substituir a magnitude da velocidade vetorial por rapidez. Isso ocorre porque a magnitude da velocidade vetorial é considerada igual à rapidez. A magnitude da velocidade vetorial é considerada igual à rapidez porque a distância e a magnitude do deslocamento são iguais se forem muito pequenas. Embora a distância e a magnitude do deslocamento nem sempre sejam iguais (compare com a discussão sobre distância e deslocamento), se a distância e a magnitude do deslocamento forem muito pequenas, então elas devem ter o mesmo valor.
4. Aceleração
A aceleração é uma grandeza vetorial, portanto, possui magnitude e direção. O símbolo da aceleração é a (aceleração). A unidade SI de aceleração é metros por segundo ao quadrado (m/s² ).
a. Aceleração média
Exemplo de problema:
Um carro parte do repouso e começa a se mover para leste até atingir uma velocidade de 10 m/s durante 5 segundos. Calcule a magnitude da aceleração média!
A direção da aceleração média é para o leste.
Em média, a velocidade do carro aumenta 2 m/s a cada segundo. Se a magnitude da aceleração do carro for constante, então a velocidade do carro sempre aumentará 2 m/s a cada segundo. Se a magnitude da aceleração do carro não for constante, então a velocidade do carro não aumentará sempre 2 m/s a cada segundo. A velocidade do carro pode aumentar 1 m/s no primeiro segundo e, em seguida, aumentar 3 m/s no segundo seguinte. Mas, em média, ao se mover por 5 segundos, a magnitude da velocidade do carro aumenta 2 m/s a cada segundo.
b. Aceleração instantânea
A aceleração instantânea é uma mudança na velocidade durante um intervalo de tempo muito curto. A aceleração instantânea é frequentemente chamada de aceleração. Portanto, quando se diz que algo é aceleração, o que se quer dizer é aceleração instantânea. Diz-se que um objeto está em aceleração se sua velocidade mudar. A velocidade também é uma grandeza vetorial, que inclui a magnitude e a direção da velocidade. Portanto, existem três condições em que se diz que um objeto em movimento está acelerando. Primeiro, diz-se que um objeto está em aceleração se a magnitude da velocidade mudar (a direção da velocidade permanece constante).
No primeiro exemplo, um carro está inicialmente em repouso (v = 0). Um segundo depois, sua velocidade aumenta para 5 m/s. A velocidade do carro aumenta, portanto, diz-se que o carro está acelerando. No segundo exemplo, um carro inicialmente se move a uma velocidade de 5 m/s. Um segundo depois, o carro para. A velocidade do carro diminui porque diz-se que o carro está sofrendo uma aceleração negativa ou desaceleração. Em segundo lugar, diz-se que um objeto está em aceleração se a direção de sua velocidade muda (a magnitude da velocidade é constante). Direção da velocidade = direção do deslocamento = direção do movimento. Em terceiro lugar, diz-se que um objeto está em aceleração se tanto a magnitude quanto a direção de sua velocidade mudam.
