Física: Cinemática e Dinâmica

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Ponto material

Corpo cujas dimensões não interferem no estudo do movimento em questão.

Corpo extenso

Corpo cujas dimensões são relevantes e influenciam na análise do fenômeno físico.

Referencial

Sistema de coordenadas adotado para determinar a posição e o movimento de um corpo.

Repouso

Estado de um corpo cuja posição não varia em relação a um referencial ao longo do tempo.

Movimento

Estado em que a posição de um corpo varia em relação a determinado referencial com o tempo.

Trajetória

Linha geométrica descrita pelas sucessivas posições ocupadas por um corpo em movimento.

Posição (Espaço)

Localização de um ponto material sobre a trajetória em relação a uma origem predefinida.

Deslocamento escalar

Variação de espaço medida pela diferença entre a posição final e a inicial (ΔS = S - S0).

Distância percorrida

Comprimento total da trajetória efetivamente percorrida pelo corpo durante o movimento.

Velocidade escalar média

Razão entre o deslocamento escalar total e o intervalo de tempo gasto para percorrê-lo.

Velocidade escalar instantânea

Velocidade de um corpo em um instante específico de tempo, obtida pelo limite quando Δt tende a zero.

Aceleração escalar média

Razão entre a variação da velocidade escalar e o intervalo de tempo correspondente.

Movimento progressivo

Movimento no qual o móvel caminha a favor da orientação positiva da trajetória (v > 0).

Movimento retrógrado

Movimento no qual o móvel caminha contra a orientação positiva da trajetória (v < 0).

Movimento acelerado

Aquele em que o módulo da velocidade aumenta com o tempo; velocidade e aceleração têm mesmo sinal.

Movimento retardado

Aquele em que o módulo da velocidade diminui com o tempo; velocidade e aceleração têm sinais opostos.

Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)

Movimento em linha reta com velocidade escalar constante e aceleração igual a zero.

Função horária da posição no MRU

Expressão matemática S = S0 + v.t, que relaciona a posição ao tempo em velocidade constante.

Gráfico S x t no MRU

Reta inclinada cuja inclinação representa numericamente a velocidade escalar do móvel.

Movimento Uniformemente Variado (MUV)

Movimento com aceleração escalar constante e diferente de zero, variando a velocidade uniformemente.

Função horária da velocidade no MUV

Equação v = v0 + a.t, que descreve a velocidade instantânea em função do tempo decorrido.

Função horária da posição no MUV

Equação S = S0 + v0.t + (a.t²)/2, que determina a posição em função do tempo no MUV.

Equação de Torricelli

Relação v² = v0² + 2.a.ΔS, que calcula a velocidade no MUV sem necessitar da variável tempo.

Área sob o gráfico v x t

Propriedade gráfica em que a área sob a curva de velocidade versus tempo equivale ao deslocamento.

Queda livre

Movimento vertical sujeito exclusivamente à aceleração da gravidade, sem resistência do ar.

Aceleração da gravidade (g)

Aceleração com que corpos em queda livre são atraídos para a Terra (cerca de 9,8 m/s²).

Lançamento vertical para cima

MUV desacelerado na subida até velocidade nula na altura máxima, seguido de queda livre acelerada.

Tempo de subida e descida

Em um lançamento vertical sem resistência do ar, o tempo de subida é igual ao tempo de descida.

Vetor deslocamento

Grandeza vetorial que une o ponto de partida diretamente ao ponto de chegada.

Composição de movimentos

Princípio de Galileu onde movimentos simultâneos ocorrem de forma independente uns dos outros.

Lançamento horizontal

Combinação de um MRU no eixo horizontal com uma queda livre (MUV) no eixo vertical.

Lançamento oblíquo

Trajetória parabólica composta por MRU na horizontal e lançamento vertical (MUV) na vertical.

Alcance horizontal

Distância total percorrida pelo projétil ao longo do eixo horizontal até retornar ao nível inicial.

Movimento Circular Uniforme (MCU)

Movimento em trajetória circular com módulo da velocidade linear constante ao longo do percurso.

Período (T)

Intervalo de tempo necessário para que um corpo complete uma volta inteira no MCU.

Frequência (f)

Número de voltas ou ciclos completados por unidade de tempo, medida em hertz (Hz).

Velocidade angular (ω)

Taxa de variação do ângulo de rotação pelo tempo, expressa geralmente em radianos por segundo.

Aceleração centrípeta

Aceleração perpendicular à velocidade que altera a direção do vetor velocidade em curvas.

Força

Agente físico capaz de alterar o estado de repouso ou movimento de um corpo ou de deformá-lo.

Força resultante

Soma vetorial de todas as forças individuais que atuam sobre um mesmo corpo.

Massa

Medida quantitativa da inércia de um corpo, representando sua resistência à aceleração.

Primeira Lei de Newton (Inércia)

Um corpo permanece em repouso ou em MRU a menos que uma força resultante não nula atue sobre ele.

Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental)

A força resultante sobre um corpo é proporcional ao produto de sua massa pela aceleração (F = m.a).

Newton (unidade)

Unidade de força no SI correspondente à força necessária para acelerar 1 kg a 1 m/s².

Terceira Lei de Newton (Ação e Reação)

Toda força de ação gera uma reação de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto em corpos distintos.

Par ação e reação não se anulam

Essas forças atuam em corpos diferentes, logo nunca se equilibram entre si diretamente.

Força peso (P)

Força gravitacional exercida por um planeta sobre a massa de um corpo (P = m.g).

Diferença entre massa e peso

Massa é quantidade invariável de matéria; peso é a força atrativa que varia com a gravidade local.

Força normal

Força de contato perpendicular exercida por uma superfície para sustentar um corpo apoiado nela.

Força de tração

Força transmitida através de cabos, cordas ou fios inextensíveis quando tracionados.

Força elástica (Lei de Hooke)

Força restauradora proporcional à deformação da mola, expressa pela equação F = -k.x.

Constante elástica (k)

Medida da rigidez de uma mola, indicando quanta força é exigida por unidade de deformação.

Força de atrito estático

Atrito atuante entre superfícies em contato quando não há deslizamento mútuo entre elas.

Atrito estático máximo

Força limite necessária para iniciar o movimento relativo entre duas superfícies (Fat = μe.N).

Força de atrito cinético (ou dinâmico)

Atrito constante que atua entre superfícies sólidas quando há deslizamento relativo (Fat = μc.N).

Coeficiente de atrito (μ)

Grandeza adimensional que quantifica a rugosidade e aderência mútua entre duas superfícies.

Plano inclinado

Superfície plana inclinada que decompõe o peso em componentes paralela e perpendicular à rampa.

Componente Px no plano inclinado

Parcela tangencial da força peso que tende a acelerar o bloco rampa abaixo (Px = P.senθ).

Componente Py no plano inclinado

Parcela normal da força peso perpendicular ao plano, equilibrada pela força normal (Py = P.cosθ).

Equilíbrio estático de ponto material

Condição em que o corpo está em repouso porque a soma de todas as forças sobre ele é zero.

Equilíbrio dinâmico de ponto material

Condição em que o corpo se move em linha reta com velocidade constante sob força resultante nula.

Referencial inercial

Referencial no qual as Leis de Newton são válidas sem a necessidade de forças fictícias.

Referencial não inercial

Referencial acelerado em relação a um referencial inercial, exigindo a inclusão de forças inerciais.

Movimento Circular Uniformemente Variado (MCUV)

Movimento em trajetória circular no qual ocorre variação uniforme da velocidade angular ao longo do tempo.

Aceleração angular média

Razão entre a variação da velocidade angular e o intervalo de tempo correspondente (αm = Δω / Δt).

Aceleração angular instantânea

Taxa temporal instantânea de variação da velocidade angular de um corpo em rotação.

Aceleração tangencial

Componente da aceleração linear que é tangente à trajetória e responsável por alterar o módulo da velocidade escalar.

Aceleração vetorial total

Soma vetorial entre a aceleração tangencial e a aceleração centrípeta em um movimento curvilíneo.

Função horária da velocidade angular

Equação que relaciona a velocidade angular com o tempo no MCUV (ω = ω0 + α·t).

Função horária da posição angular

Equação que descreve a posição angular em função do tempo no MCUV (θ = θ0 + ω0·t + (α·t²)/2).

Equação de Torricelli para rotações

Relação matemática entre velocidade angular, aceleração angular e deslocamento angular sem a variável tempo (ω² = ω0² + 2·α·Δθ).

Deslocamento angular

Ângulo descrito pelo raio vetor de uma partícula em rotação durante um determinado intervalo de tempo (Δθ = θ - θ0).

Relação entre velocidade linear e angular

Produto da velocidade angular pelo raio da trajetória circular (v = ω·R).

Relação entre aceleração linear tangencial e aceleração angular

Produto da aceleração angular pelo raio da circunferência descrita (at = α·R).

Transmissão por correia ou corrente

Acoplamento periférico entre polias ou engrenagens onde os pontos das bordas possuem a mesma velocidade linear.

Transmissão por mesmo eixo

Acoplamento concêntrico no qual dois ou mais discos giram unidos compartilhando a mesma velocidade angular e frequência.

Força centrípeta

Resultante das forças que apontam para o centro da trajetória circular, alterando a direção do vetor velocidade (Fc = m·v² / R).

Força centrífuga

Força fictícia ou inercial percebida por um observador situado em um referencial não inercial em rotação.

Força de Coriolis

Força aparente que atua sobre corpos em movimento relativo observados a partir de um sistema de coordenadas em rotação.

Pêndulo simples

Sistema idealizado constituído por uma massa pontual suspensa por um fio inextensível de massa desprezível.

Período do pêndulo simples

Tempo gasto para completar uma oscilação completa de pequenas amplitudes, dado por T = 2π√(L/g).

Pêndulo cônico

Pêndulo cujo fio descreve a superfície de um cone e a massa suspensa descreve uma trajetória circular horizontal.

Trabalho mecânico

Grandeza escalar que mede a transferência de energia por meio da aplicação de uma força ao longo de um deslocamento (τ = F·d·cosθ).

Trabalho motor

Trabalho realizado por uma força que atua no mesmo sentido do deslocamento, favorecendo o movimento (positivo).

Trabalho resistente

Trabalho realizado por uma força que se opõe ao sentido do deslocamento, reduzindo a energia cinética (negativo).

Trabalho nulo

Situação em que a força aplicada é perpendicular ao deslocamento ou não há deslocamento do corpo.

Trabalho da força peso

Energia transferida pela gravidade no deslocamento vertical, calculada por τ = ±m·g·h, independente da trajetória.

Trabalho da força elástica

Trabalho exercido por uma mola ao deformar-se, dado por τ = (k·x²)/2.

Energia cinética

Energia associada ao estado de movimento de um corpo, diretamente proporcional à sua massa e ao quadrado da velocidade (Ec = m·v² / 2).

Teorema da Energia Cinética (TEC)

Princípio que afirma que o trabalho da força resultante sobre um corpo é igual à variação de sua energia cinética (τ_res = ΔEc).

Energia potencial gravitacional

Energia armazenada por um corpo devido à sua posição em um campo gravitacional em relação a um nível de referência (Epg = m·g·h).

Energia potencial elástica

Energia armazenada em virtude da deformação de um corpo elástico conforme a Lei de Hooke (Epe = k·x² / 2).

Força conservativa

Força cujo trabalho realizado entre dois pontos não depende da trajetória percorrida, como a gravitacional e a elástica.

Força dissipativa

Força que retira energia mecânica do sistema, transformando-a em outras formas de energia como térmica e sonora (ex.: atrito e arrasto).

Energia mecânica

Soma da energia cinética com as energias potenciais presentes em um sistema físico (Em = Ec + Ep).

Princípio da conservação da energia mecânica

Postulado que estabelece que, na presença exclusiva de forças conservativas, a energia mecânica total permanece constante.

Potência mecânica média

Razão entre o trabalho mecânico realizado e o intervalo de tempo necessário para realizá-lo (Pot = τ / Δt).

Potência mecânica instantânea

Taxa instantânea de realização de trabalho, calculada pelo produto escalar da força pela velocidade instantânea (Pot = F·v·cosθ).

Rendimento mecânico

Razão adimensional entre a potência útil aproveitada por uma máquina e a potência total consumida (η = Pot_útil / Pot_total).

Quantidade de movimento linear

Grandeza vetorial definida como o produto da massa de um corpo por seu vetor velocidade (Q = m·v).

Impulso de uma força constante

Grandeza vetorial dada pelo produto de uma força constante pelo intervalo de tempo de sua atuação (I = F·Δt).

Teorema do Impulso

Princípio físico segundo o qual o impulso da força resultante que age sobre um corpo é igual à variação de sua quantidade de movimento (I_res = ΔQ).

Sistema mecanicamente isolado

Sistema físico no qual a resultante de todas as forças externas que atuam sobre seus componentes é nula.

Conservação da quantidade de movimento

Princípio que afirma que a quantidade de movimento total de um sistema mecanicamente isolado permanece constante ao longo do tempo.

Choque perfeitamente elástico

Colisão na qual ocorre conservação total da energia cinética e da quantidade de movimento do sistema.

Choque perfeitamente inelástico

Colisão na qual os corpos permanecem unidos após o impacto, com perda máxima de energia cinética na forma de calor e deformação.

Choque parcialmente elástico

Colisão intermediária em que parte da energia cinética inicial é dissipada, mas os corpos se separam após o impacto.

Coeficiente de restituição

Razão entre o módulo da velocidade relativa de afastamento e o módulo da velocidade relativa de aproximação de dois corpos em colisão (e = v_afast / v_aprox).

Centro de massa

Ponto geométrico médio ponderado pelas massas de um sistema, cujo movimento equivale ao de uma partícula com toda a massa concentrada nele.

Torque (Momento de uma força)

Grandeza que mede a tendência de uma força fazer um corpo rígido girar em torno de um eixo fixo (M = F·d·senθ).

Braço de alavanca

Distância perpendicular traçada a partir do eixo de rotação até a linha de ação da força aplicada.

Equilíbrio de rotação de corpo extenso

Condição mecânica satisfeita quando o somatório dos momentos de todas as forças atuantes sobre o corpo em relação a qualquer polo é zero.

Binário (ou par de forças)

Sistema composto por duas forças de mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, atuando em linhas de ação não coincidentes.

Gravitação Universal de Newton

Lei que estabelece que dois corpos atraem-se com força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Velocidade de escape

Velocidade mínima necessária que um corpo deve atingir na superfície de um astro para superar completamente sua atração gravitacional.

Primeira Lei de Kepler (Lei das Órbitas)

Postulado que dita que as órbitas dos planetas ao redor do Sol são elípticas, com o Sol ocupando um dos focos.

Segunda Lei de Kepler (Lei das Áreas)

Postulado que afirma que a linha imaginária que conecta o planeta ao Sol varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.

Terceira Lei de Kepler (Lei dos Períodos)

Relação empírica segundo a qual o quadrado do período orbital é proporcional ao cubo do raio médio da órbita do planeta (T² / R³ = constante).

Força de arrasto aerodinâmico

Força de resistência ao avanço sofrida por um corpo que se move através de um fluido, dependente da densidade do meio, da área frontal e da velocidade.

Velocidade terminal

Velocidade constante atingida por um corpo em queda em um fluido quando a força de resistência do fluido equilibra a força peso.

Velocidade relativa

Velocidade de um corpo medida a partir de um referencial fixado em outro corpo que também pode estar em movimento.

Máquina de Atwood

Aparelho composto por dois corpos de massas distintas conectados por uma corda ideal sobre uma polia sem atrito, usado para estudar a aceleração da gravidade.

Atrito de rolamento

Resistência ao movimento que surge quando um corpo de geometria circular ou esférica rola sobre uma superfície devido à deformação de contato.