Introdução a Cinemática
 

O que é a Física ? A palavra “ física ” tem origem grega e significa natureza. Assim física é a ciência que estuda a natureza, daí o nome de ciência natural .

Introdução à CINEMÁTICA

Antes de definirmos cinemática, vamos definir mecânica:

A mecânica tem por finalidade o estudo dos movimentos e das condições de equilíbrio dos corpos. A Mecânica interessa-se pelos movimentos de sólidos, líquidos e gases. Nesta etapa do curso daremos atenção especial à Cinemática.

A Cinemática é a parte da Mecânica que estuda o movimento dos corpos sem se preocupar com suas causas.

1 - Definições preliminares : Um corpo está em movimento quando a sua posição varia com o tempo. De um modo geral, dá-se o nome de móvel a qualquer corpo em movimento.

Partícula : é qualquer corpo cujas dimensões geométricas sejam desprezíveis em face da sua trajetória, isto é, da linha que ela descreve no espaço. Em seu movimento em torno do Sol, a Terra é uma partícula. Em problemas de física a partícula muitas vezes é chamada de ponto material.

Referencial : Para definir a posição de uma partícula, precisamos de um sistema de referência, ou, como também se diz de maneira mais cômoda, de um referencial. O referencial pode ser a Terra, o Sol, um corpo, um sistema de eixos etc.

Se a posição da partícula permanecer invariável em relação ao referencial usado, dizemos que ela está em repouso. Se variar com o tempo, dizemos que ela está em movimento. É claro que o repouso e o movimento citados são relativos ao referencial usado.

Por exemplo - Quando você viaja de ônibus, a sua posição em relação à estrada varia com o tempo. Então você está em movimento em relação à estrada. Mas sua posição em relação ao motorista não se modifica. Então você está em repouso em relação ao motorista.

Espaço e Deslocamento : Um corpo é dito em movimento em relação a um certo referencial quando sua posição varia para este referencial. Variando o local onde se encontra, o corpo descreve uma curva no espaço que é denominada trajetória. Orientando-se a trajetória e escolhendo-se um ponto que sirva como origem para marcarmos (medirmos) distâncias, podemos definir a posição do corpo na trajetória pela distância à origem, acompanhada por um sinal que se relaciona com o sentido escolhido. Acompanhe o exemplo:

S A = + 10 m

S B = - 14 m

Este número (+ 10 m ou -14 m ) é chamado ESPAÇO - note que o sinal do espaço não depende do sentido do movimento do corpo. Ele está relacionado com o sentido da trajetória e evidentemente, com a posição que o corpo ocupa na trajetória.

Quando o móvel (corpo em movimento) muda de posição ele sofre um deslocamento escalar, definido como a diferença entre os espaços final e inicial no intervalo de tempo considerado para a variação da posição. No exemplo dado, se o móvel fosse do ponto A ao ponto B ele sofreria um deslocamento escalar dado por: D S = S B - S A Þ D S = - 14 - (+10) Þ D S = - 24 m

Se ele fosse de B para A seu deslocamento escalar seria de + 24 m . Repare que D s tem um sinal que relaciona com o sentido do movimento do corpo, se considerarmos apenas os pontos inicial e final.

Obs. Existe uma diferença entre deslocamento e deslocamento escalar. O deslocamento é a distância entre a posição final e a posição inicial, mas em linha reta. Chamamos isto também de deslocamento vetorial. Já no deslocamento escalar, esta distância é medida sobre a trajetória. Vejamos um exemplo:

A seguir você tem um esquema do movimento de um móvel (figura 1). Ele sai de A indo até B e de B ele prossegue até C. Determine:

•  o deslocamento escalar;

•  o deslocamento;

•  o deslocamento vetorial.  

Solução:

a) D s = D s AB + D BC --> D s = 4m + 3m --> D s = 7 m

b) D s AC = --> --> D s = 5 m (teorema de Pitágoras)

c) D s = 5m As perguntas b e c são equivalentes.

Aproveitando ainda o exemplo anterior, suponha que o móvel prossegue o movimento e vá até D e retorne depois a C (figura 2). Neste caso teremos:

•  O deslocamento escalar será D s = 7m;

•  O deslocamento ou deslocamento vetorial será : D s = 5m

•  Agora chamaremos a soma total (4+3+4+4 = 15m) de distância efetivamente percorrida ou espaço percorrido.

Obs. Tanto o deslocamento escalar como o deslocamento, podem ser negativos já a distância efetivamente percorrida será sempre positiva.