Física: Cinemática

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Cinemática

Ramo da mecânica clássica que estuda o movimento dos corpos sem considerar as causas que o produzem.

Ponto material

Corpo cujas dimensões espaciais são desprezíveis em relação às distâncias do fenômeno observado.

Corpo extenso

Corpo cujas dimensões espaciais influenciam significativamente na análise do fenômeno físico.

Referencial

Sistema de coordenadas em relação ao qual se determina a posição, o repouso ou o movimento de um corpo.

Trajetória

Conjunto das sucessivas posições ocupadas por um ponto material ao longo do tempo em dado referencial.

Posição (S)

Localização geométrica de um móvel ao longo de uma trajetória em relação a uma origem predefinida.

Deslocamento escalar (ΔS)

Diferença entre a posição final e a posição inicial: ΔS = S - S0.

Distância percorrida (d)

Comprimento total do trajeto efetivamente percorrido pelo corpo, sendo sempre uma grandeza não negativa.

Instante de tempo (t)

Valor temporal correspondente a um determinado evento físico ou posição do móvel.

Intervalo de tempo (Δt)

Duração decorrida entre dois instantes: Δt = t - t0.

Velocidade escalar média (Vm)

Razão entre o deslocamento escalar e o intervalo de tempo: Vm = ΔS / Δt.

Velocidade escalar instantânea (V)

Velocidade de um corpo em um instante exato, correspondendo ao limite da velocidade média com Δt tendendo a zero.

Conversão de km/h para m/s

Divide-se o valor por 3,6 para passar de km/h para m/s.

Conversão de m/s para km/h

Multiplica-se o valor por 3,6 para passar de m/s para km/h.

Aceleração escalar média (am)

Razão entre a variação da velocidade escalar e o intervalo de tempo: am = ΔV / Δt.

Movimento uniforme (MU)

Movimento em que a velocidade escalar é constante e não nula ao longo de toda a trajetória.

Função horária da posição no MU

S = S0 + V * t, onde S0 é a posição inicial e V é a velocidade constante.

Gráfico S x t no MU

Reta inclinada cuja inclinação fornece o valor da velocidade escalar constante.

Gráfico V x t no MU

Reta horizontal paralela ao eixo do tempo; a área sob a reta equivale ao deslocamento ΔS.

Movimento progressivo

Movimento no qual o corpo se desloca a favor da orientação da trajetória (velocidade V > 0).

Movimento retrógrado

Movimento no qual o corpo se desloca contra a orientação da trajetória (velocidade V < 0).

Movimento acelerado

Movimento em que o módulo da velocidade escalar aumenta no decorrer do tempo (V e a possuem o mesmo sinal).

Movimento retardado

Movimento em que o módulo da velocidade escalar diminui no decorrer do tempo (V e a possuem sinais contrários).

Movimento Uniformemente Variado (MUV)

Movimento caracterizado por aceleração escalar constante e diferente de zero.

Função horária da velocidade no MUV

V = V0 + a * t, onde V0 é a velocidade inicial e a é a aceleração constante.

Função horária da posição no MUV

S = S0 + V0 * t + (a * t^2) / 2.

Equação de Torricelli

V^2 = V0^2 + 2 * a * ΔS, utilizada no MUV quando o tempo não é informado.

Velocidade média no MUV

Média aritmética das velocidades inicial e final no intervalo: Vm = (V0 + V) / 2.

Gráfico V x t no MUV

Reta inclinada cuja tangente fornece a aceleração e cuja área sob a reta mede o deslocamento ΔS.

Gráfico S x t no MUV

Arco de parábola cuja concavidade indica o sinal da aceleração escalar.

Queda livre

Movimento retilíneo vertical sob ação exclusiva da gravidade local, partindo com velocidade inicial zero.

Tempo de queda na queda livre

t = raiz quadrada de (2 * H / g), onde H é a altura inicial e g é a gravidade.

Velocidade final na queda livre

V = raiz quadrada de (2 * g * H), atingida imediatamente antes do impacto com o solo.

Lançamento vertical para cima

Movimento vertical retardado na subida e acelerado na descida sob aceleração gravitacional.

Altura máxima no lançamento vertical

Hmax = V0^2 / (2 * g), atingida quando a velocidade instantânea se anula.

Tempo de subida no lançamento vertical

tsubida = V0 / g, intervalo necessário para que a velocidade atinja zero.

Simetria no lançamento vertical

No mesmo nível horizontal, o tempo de subida é igual ao de descida e a velocidade tem mesmo módulo.

Vetor deslocamento

Vetor que liga a posição inicial à posição final de uma trajetória em linha reta.

Velocidade vetorial média

Razão vetorial entre o vetor deslocamento e o intervalo de tempo transcorrido.

Aceleração vetorial

Grandeza vetorial composta pela componente tangencial (muda módulo) e centrípeta (muda direção).

Aceleração tangencial (at)

Componente da aceleração relacionada à variação do módulo da velocidade vetorial: at = Δ|v| / Δt.

Aceleração centrípeta (acp)

Componente perpendicular à velocidade que altera a direção do vetor velocidade: acp = V^2 / R.

Período (T)

Tempo gasto para que um corpo complete uma volta ou ciclo em um movimento periódico.

Frequência (f)

Número de voltas ou ciclos completados por unidade de tempo; no SI, medida em hertz (Hz): f = 1 / T.

Velocidade angular média (ω)

Razão entre o deslocamento angular percorrido e o intervalo de tempo: ω = Δθ / Δt.

Relação entre velocidade linear e angular

V = ω * R, onde V é a velocidade tangencial, ω é a velocidade angular e R é o raio.

Velocidade angular e frequência

ω = 2 * π * f = 2 * π / T.

Aceleração centrípeta em termos de ω

acp = ω^2 * R = (2 * π * f)^2 * R.

Movimento Circular Uniforme (MCU)

Movimento circular com velocidade escalar constante, aceleração tangencial nula e centrípeta não nula.

Função horária angular do MCU

θ = θ0 + ω * t, análoga à função horária da posição no movimento linear uniforme.

Transmissão por contato ou correia

Polias conectadas mantêm a mesma velocidade linear periférica: V1 = V2, logo ω1 * R1 = ω2 * R2.

Transmissão por eixo comum

Polias acopladas ao mesmo eixo compartilham a mesma velocidade angular e período: ω1 = ω2.

Movimento Circular Uniformemente Variado

Movimento em trajetória circular que apresenta aceleração angular constante e aceleração total variável.

Aceleração angular (α)

Taxa temporal de variação da velocidade angular: α = Δω / Δt, medida em rad/s^2 no SI.

Composição de movimentos de Galileu

O movimento resultante de um corpo é a soma vetorial dos movimentos parciais e independentes.

Velocidade relativa no mesmo sentido

Vrel = |V1 - V2|, diferença direta entre os módulos das velocidades dos dois corpos.

Velocidade relativa em sentidos opostos

Vrel = V1 + V2, soma dos módulos das velocidades dos dois corpos.

Lançamento horizontal

Movimento bidimensional composto por um MU horizontal uniforme e uma queda livre vertical (MUV).

Alcance no lançamento horizontal

A = Vx * tqueda, onde Vx é constante e tqueda depende apenas da altura vertical.

Lançamento oblíquo

Movimento parabólico resultante da combinação de MU no eixo X e MUV desacelerado/acelerado no eixo Y.

Componente horizontal da velocidade (Vx)

Vx = V0 * cos(θ), permanecendo constante ao longo de todo o trajeto.

Componente vertical inicial (Vy0)

Vy0 = V0 * sen(θ), sofrendo a desaceleração da gravidade durante a subida.

Alcance horizontal máximo no lançamento oblíquo

A = (V0^2 * sen(2θ)) / g, atingindo valor máximo quando o ângulo de tiro for 45°.

Altura máxima no lançamento oblíquo

Hmax = (V0 * sen(θ))^2 / (2 * g), ponto onde a velocidade vertical se anula momentaneamente.