Cinemática

Explicamos o que é a cinemática, que estudos, seus princípios e damos vários exemplos

A cinemática estuda o movimento da bola da cesta. Um modelo simples supõe que é uma partícula representada por seu centro de massa

O que é cinemática?

O cinemática É o ramo da física clássica que apenas lida com a descrição do Movimento de corpos, sem levar em conta as interações que causaram esse movimento.

O movimento de um corpo em geral pode se decompor em dois: Um movimento de tradução e uma de rotação. Mas se o objeto é pequeno o suficiente, quase tendendo a um ponto, o movimento é apenas translacional, e é por isso que o conceito de partícula é útil na física.

Na física, uma partícula é um ponto material, ou seja, um ponto de massa. A descrição do movimento de um corpo extenso pode ser complexo, mas é bastante simplificado se considerarmos um ponto chamado centro de massa, uma vez que esse ponto se comporta como se toda a massa estivesse concentrada nela.

Se o objeto for simétrico e homogêneo, o centro de massa coincide com seu centro geométrico.

Por exemplo, o movimento translacional da lua em relação à terra é o movimento do ponto central da lua. Da mesma forma, se você deseja descrever o movimento de uma bola de basquete, é suficiente para descrever o movimento de seu centro de massa, um ponto que representa o movimento translacional de toda a bola.

Princípios cinematográficos

A cinemática translacional é a descrição do movimento de um ponto de massa material m, chamado "a partícula".

Para localizar a partícula requer Um sistema de referência, ou seja, um ponto do qual a partícula é observada.

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Três eixos mutuamente perpendiculares, chamados eixos cartesianos, que servem para definir a posição de um ponto no espaço através de um sistema de coordenadas que passam pelo sistema de referência através de um sistema de coordenadas.

Além do sistema ou quadro de referência, são definidas as seguintes magnitudes cinemáticas, com as quais o movimento é descrito:

• A posição da partícula, em um certo momento de observação, é o vetor que começa com a origem do sistema de referência e vai para sua localização. Este vetor depende das coordenadas espaciais, que por sua vez dependem do tempo.
• A velocidade É a próxima quantidade de interesse do filme, que é uma medida da mudança de posição por unidade de tempo. Percebe o quão rápido ou variável o movimento é.
• Aceleração, definido como a mudança de velocidade por unidade de tempo. Na mecânica clássica, a aceleração é proporcional à força líquida da partícula, sendo a constante da proporcionalidade sua própria massa.

Tipos de movimento na cinemática

Na cinemática, os tipos de movimento são classificados de acordo com a trajetória e o valor da aceleração. Dessa maneira, os seguintes tipos de movimento são distinguidos:

1. Movimento retilíneo uniforme (MRU): Quando a trajetória é uma linha reta e a aceleração é zero.
2. Movimento retilíneo uniformemente acelerado (mrua): Se a partícula seguir uma linha reta e a aceleração é constante e paralela à velocidade.
3. Movimento retilíneo uniformemente retardado (mrur): Quando a trajetória é uma linha, mas a aceleração aponta na direção contrária à velocidade.
4. Movimento parabólico: É um movimento no plano vertical que resulta em uma trajetória parabólica e ocorre quando um objeto é jogado no ar. O movimento parabólico é a superposição de um movimento retilíneo horizontal uniforme e um movimento vertical acelerado.
5. Movimento circular uniforme (MCU): Ocorre quando a partícula se move em um círculo, descrevendo arcos iguais em tempos iguais.
6. Movimento circular uniformemente acelerado (MCUA): É aquele que ocorre quando a partícula se move em um círculo, para que o arco viajado aumente ao longo do tempo após uma lei quadrática.

Pode atendê -lo: ondas longitudinais: características, diferenças, exemplos No movimento uniforme retilíneo, o celular viaja distâncias iguais em tempos iguais, como observado na figura

Exemplos cinematográficos

Velocidade e velocidade

A velocidade é a medida com a qual a posição de um objeto muda. Em poucos termos precisos, pode -se dizer que um carro vai mais rápido que outro se sua posição mudar mais no mesmo período.

A velocidade é o quociente da distância percorrida entre o tempo usado para percorrer essa distância.

Como exemplo, dois carros esportivos vão, um amarelo e os outros carros vermelhos.

Um observador na costa da estrada mede o tempo que leva para cada um para viajar uma seção de 500 m e descobriu que o carro amarelo levou um tempo de 10 s, enquanto o vermelho levou 25 s.

Então, a velocidade do carro amarelo é:

500 m/10 s = 50 m/s = 180 km/h

Enquanto o carro vermelho tem uma velocidade de:

500 m/25 s = 20 m/s = 72 km/h

O observador tem certeza de que o carro amarelo vai mais rápido que o vermelho. No entanto, para saber a velocidade dos carros, também é necessário conhecer a direção do movimento.

Se o observador estabelecer que da esquerda para a direita é a direção positiva e o carro amarelo vai nessa direção, sua velocidade será de +180 km/h.

Mas se o carro vermelho vier na direção oposta, então sua velocidade será -72 km/h.

Velocidade instantânea e velocidade média

Quando os objetos se movem podem ter variações instantâneas em sua velocidade, de fato, é a situação mais comum.

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Por exemplo, em um instante, dado o velocímetro de um carro de 50 km/h, mas gradualmente seu valor desce até 0 km/h devido a um semáforo vermelho. Então a luz muda para o verde e o velocímetro começa a subir para um valor de 40 km/h e permanece assim até que o carro pare novamente.

Em um caso como esse, a velocidade está mudando a cada momento.

Se a rota anterior foi feita em um tempo total de 60 minutos e a distância total percorrida foi de 20 km, a velocidade média foi:

20 km/ 60 min = 20 km/ 1 h = 20 kph.

Mas, além disso, a velocidade média não informa sobre as variações que ocorreram enquanto isso.

Aceleração

A aceleração é a mudança de velocidade por unidade de tempo. A velocidade pode mudar devido a variações em:

• A rapidez
• A direção
• Ambos ao mesmo tempo

Os objetos que se enquadram na aceleração da experiência de outono livre, pois a cada momento sua velocidade está aumentando. A aceleração de corpos na superfície da Terra é aproximadamente g = 10 m/s², o que significa que a velocidade durante o outono aumenta em 10 m/s para cada segundo decifrado.

Por exemplo, um objeto que é liberado do repouso por 2 segundos de queda adquire uma velocidade de 20 m/s, sendo a distância de diminuição de 20 metros.

Mas se a queda ocorrer por 4 segundos, ela adquirirá uma velocidade de 40 m/se a distância percorrida durante sua descida é obviamente maior: 80 m.