Pronto, agora podemos começar! O nosso primeiro passo no estudo da cinemática vai ser aprender sobre o movimento retilíneo uniforme, também conhecido como MRU. Pra isso, vamos ter que responder uma pergunta importante:
O que "movimento retilíneo uniforme" significa?
Vamos por partes:
– A palavra “movimento” já foi explicada no artigo anterior. Relembrando: “movimento é a mudança de posição em relação a um certo referencial ao longo do tempo”.
– A palavra “retilíneo” significa “em linha reta”.
– A palavra “uniforme” significa “sem variação“
Assim, podemos concluir que o MRU é um movimento que ocorre em linha reta e sem nenhuma mudança de velocidade.
Deslocamento Escalar
Com base nas definições do post anterior, podemos concluir que o “deslocamento escalar” seria uma maneira de registrar a mudança de posição usando apenas valores numéricos e uma unidade de medida. Mas como isso pode ser feito?
Bom, para descobrirmos qual o deslocamento escalar de um corpo, tudo que devemos fazer é calcular a diferença entre sua posição final e a sua posição inicial. Assim, se desenharmos uma linha reta indo de 0 a 15 metros, por exemplo, uma pessoa que foi de 3 metros da origem pra 8 metros da origem teve um deslocamento de 8 – 3 = 5 metros.
Pra resumirmos essa explicação em linguagem matemática, chamamos a posição final de S, a posição inicial de S0 (“S zero”) e o deslocamento escalar de ΔS (“delta S”), resultando na expressão:
Vale lembrar que os valores de ΔS podem ser negativos. Isso ocorre quando eles representam deslocamentos cuja posição final tem valor menor do que a posição inicial. Continuando com o exemplo anterior, se a pessoa fizer o percurso contrário, andando de um ponto a 8 metros da origem para um ponto a 3 metros da origem, a posição final será de 3 metros (S = 3 m), a posição inicial será de 8 metros (S0 = 8 m) e o deslocamento escalar será ΔS = S – S0 = 3 – 8 = – 5 m
Além disso, o deslocamento escalar não se importa com a trajetória. Ele lida apenas com as posições final e inicial. Ou seja, se eu der a volta ao mundo e terminar na mesma posição em que eu estava inicialmente, meu ΔS vai ser igual a zero.
Variação de Tempo
A variação de tempo também é uma grandeza escalar, e consiste na diferença entre o tempo final e o tempo inicial. Assim, quando começamos um trabalho às 16 horas e terminamos ele às 20 horas, a variação de tempo foi de 20 – 16 = 4 horas
Pra resumirmos essa explicação em linguagem matemática, chamamos o instante final de t, o instante inicial de t0 (“t zero”) e a variação de tempo de Δt (“delta t”), resultando na expressão:
Velocidade Média
A velocidade média é uma grandeza vetorial que se refere à razão entre o deslocamento escalar e a variação de tempo.
Existe um motivo para isso. Quando falamos que a velocidade média de alguém é igual a 5 metros por segundo (Vm = 5 m/s), estamos querendo dizer que a cada um segundo a pessoa se deslocava em média 5 metros. Isso significa que a cada 2 segundos, ela se deslocava em média 10 metros; a cada 3 segundos ela se deslocava 15 metros etc. Contanto que a divisão entre o deslocamento e o pe Por isso dizemos que a velocidade média representa a taxa de variação média da posição em relação ao tempo.
Velocidade Instantânea
A velocidade instantânea é a taxa de variação da posição em relação ao tempo em um instante. Ela é o que é mostrado no velocímetro de um carro, por exemplo. Como a aceleração é zero no MRU, a velocidade em qualquer instante de tempo vai ser igual à velocidade média, então não precisamos nos preocupar tanto com a diferença entre as duas por enquanto. No próximo artigo, trabalharemos com uma aceleração diferente de zero, então é bom estar confortável com a diferença entre as duas até lá.
É importante ressaltar que a velocidade instantânea pode ser definida algebricamente, mas precisaríamos do conceito de limites para isso (que só é ensinado na universidade). Então vamos ficar apenas com a definição já apresentada. Além disso, é possível calcular essa velocidade instantânea mesmo quando ela é diferente da velocidade média (aceleração diferente de zero) e para isso usaremos as funções horárias apresentadas no próximo artigo.
Função Horária da Posição ("Sorvete")
A função horária da Posição, carinhosamente apelidada de “sorvete”, é:
Ao longo desses artigos, vamos mencionar quando uma fórmula pode ser deduzida com conhecimentos a nível de ensino médio e quando isso não é possível. Nesse caso, sua dedução é mais simples do que parece.
Primeiramente, vamos pensar na fórmula de velocidade média:
Se substituirmos ΔS por S – S0 e Δt por t – t0:
Podemos então multiplicar os dois lados da igualdade por t – t0:
Podemos, então, considerar que t0 = 0, já que o instante inicial do movimento é 0, e somar S0 nos dois lados da igualdade, chegando na expressão esperada:
Tipos de MRU
Movimento progressivo: em que a velocidade é positiva
Movimento regressivo: em que a velocidade é negativa
Enfim, apesar desse post também ter muita informação, ele é focado apenas em um único tópico: entender situações em que a velocidade é constante (MRU). No próximo, falaremos sobre como resolver exercícios que lidam com esse tipo de situação.