FÍSICA

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1ª SÉRIE

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CINEMÁTICA DOS MOVIMENTOS (REFERENCIAIS)

OBJETIVOS

• Compreender o conceito de movimento, repouso e referencial;
• Diferenciar referencial inercial do referencial não inercial;
• Estudar a trajetória de objetos em diferentes referenciais;
• Entender conceito de corpo extenso e ponto material, deslocamento e caminho percorrido;
• Conhecer a diferença entre grandezas escalares e vetoriais.

HÁ SÉCULOS ....

Movimentos como o voo das aves ou das nuvens levadas pelo vento sempre encantaram o ser humano.

Além desses, o movimento dos astros celestes também fascinava e interessava a humanidade.

http://www.astro.iag.usp.br/~gastao/Retrogrado/retrogrado.html

https://www.es24horas.com.br/noticia/4309/tem-inicio-revoada-das-andorinhas-em-linhares-espetaculo-ou-transtorno-

• Para o ser humano, compreender os movimentos é uma necessidade muito além da teoria.

• Para entender melhor o conhecimento sobre os movimentos é importante identificar e sistematizar os seus tipos, o que é recorrente ou particular, identificar quando surge um movimento e descobrir as razões de suas mudanças.

https://media.giphy.com/media/3IUZ9PpKfTEUQNb4od/giphy.gif

O estudo dos movimentos é denominado mecânica e tem uma importância prática nos transportes, na indústria e em inúmeras atividades humanas.

Nos esportes de alta performance, a análise do movimento é fundamental para melhoria de resultados.

https://giphy.com/gifs/pbsdigitalstudios-basketball-physics-3o7WIDrb1l8bjVewZW

EI VOCÊ AÍ!

Provavelmente você deve estar agora sentado na carteira de sua escola ou em algum lugar da sua casa prestando atenção nesta aula...

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Sala_de_aula_do_CEUNES.jpg/640px-Sala_de_aula_do_CEUNES.jpg

... mas eu lhe pergunto:

Você está parado ou em movimento?

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_system_orrery_inner_planets.gif

PARADO OU EM MOVIMENTO?

E se a resposta for “DEPENDE”?

Isso te deixaria surpreso?

https://publicdomainvectors.org/pt/vetorial-gratis/Imagem-de-vetor-de-estrada-de-pa%C3%ADs/27110.html

Para descrever um movimento, o observador deve definir um sistema de referência, chamado de referencial.

Portanto um referencial é um lugar onde o observador fixa um sistema de referência para, a partir dele, estudar o movimento ou o repouso dos objetos.

REFERENCIAL INERCIAL

Referencial inercial é um sistema de referência em que o estado de movimento de um corpo não é alterado, a não ser que haja sobre ele uma força externa.

http://blogdefisica-2016.blogspot.com/2016/11/

Um automóvel com velocidade constante sobre um estrada de trajeto plano e reto pode ser considerado um referencial inercial.

REFERENCIAL NÃO INERCIAL

É um referencial que se encontra acelerado. Para esse referencial as leis de Newton necessitam de correções artificiais.

É importante ressaltar que a primeira lei de Newton e a segunda lei de Newton valem para quaisquer referenciais, sejam inerciais ou não inerciais. A terceira lei de Newton vale apenas em referenciais inerciais.

https://media.giphy.com/media/3og0IApQkybjpnLEyc/giphy.gif

Temos como exemplo um carro acelerando ou freando ou qualquer movimento circular, como um carrossel.

TRAJETÓRIA

Marte, assim como a Terra, gira em torno do sol, mas com velocidade diferente. Então de tempos em tempos, quando visto da Terra, Marte parece ir e voltar na sua órbita. Esse fenômeno é chamado de movimento retrógrado de Marte.

Você já ouviu falar sobre o movimento retrógrado de Marte?

https://brasilescola.uol.com.br/fisica/movimento-retrogrado-um-planeta.htm

• O referencial também define a trajetória, que é o caminho executado por um corpo.

ATIVIDADE

Imagine um avião soltando uma bomba em direção ao solo.

Compartilhe sua resposta com seus colegas!

Descreva a trajetória da bomba para o piloto do avião e para alguém que está no solo. Ambos enxergam a bomba percorrendo o mesmo trajeto?

RESOLUÇÃO

Para quem está no avião vê a bomba caindo em linha reta na vertical

Para quem está no solo a bomba descreve uma trajetória parabólica, pois se somam a velocidade do avião e o movimento de queda livre.

PONTO MATERIAL E CORPO EXTENSO

Ponto material e corpo extenso: Dependendo do movimento, as dimensões de um corpo podem interferir ou não na análise de um movimento.

Um carro percorrendo uma estrada pode ser considerado um ponto material, pois seu tamanho é desprezível ao da estrada.

Um trem atravessando uma ponte é um corpo extenso, pois seu comprimento interfere muito em sua travessia.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Locomotiva_de_comboio_que_passava_sentido_Boa_Vista_pela_ponte_ferrovi%C3%A1ria_sobre_o_Rio_Tiet%C3%AA_em_Salto_-_Variante_Boa_Vista-Guaian%C3%A3_km_206_-_panoramio_%283%29.jpg

Google Maps

CORPO OU MÓVEL

Quando não há necessidade de se especificar qual é o objeto, é comum chamá-los genericamente de corpo ou móvel.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Museu_do_Autom%C3%B3vel_de_Famalic%C3%A3o_(11).jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rodrigo_Pessoa_over_11a.jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlosyne_lacinia.jpg

Um carro, um jóquei com seu cavalo ou uma borboleta podem ser chamados de corpo ou móvel durante um estudo.

DESLOCAMENTO E CAMINHO PERCORRIDO

Deslocamento: é a menor distância possível entre o local de partida e o local de chegada, ignora mudanças de percurso no meio do caminho. É a diferença entre a posição final (S_F) e a posição inicial (S_i), sendo uma grandeza vetorial.

ΔS = S_F - S_i

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Caminho Percorrido: é uma grandeza escalar. Também é a soma de todos de todos os deslocamentos lineares percorridos por um móvel.

TIPOS DE GRANDEZAS

Grandezas Escalares: não necessitam de orientação para serem compreendidas. São utilizados apenas valores absolutos:

Ex.: massa, caminho percorrido, temperatura.

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Grandezas Vetoriais: necessitam de uma orientação para serem entendidas. Assumem valores positivos ou negativos de acordo com o sentido estudado. Suas grandezas são representadas com vetores.

Ex.: força ( F ), aceleração ( a ), deslocamento ( Δs ).

EXEMPLO

O proprietário de uma loja de carros pegou um carro zero km em sua loja e o utilizou para ir do trabalho para casa, distante 14 km, e depois retornou com o carro no dia seguinte para a loja. Qual é o caminho percorrido e o deslocamento desse carro?

Caminho Percorrido

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CP = 14 + 14

CP = 28 km

Loja 14km Residência

Deslocamento

ΔS = S_F – S_i

ΔS = 14 – 14

ΔS = 0

ATIVIDADE

Uma formiga inicia sua trajetória no ponto A de uma trilha, dirigindo-se para o ponto B e depois para o ponto C, como descrito na figura abaixo. Determine o caminho percorrido e o deslocamento da formiga nesse trajeto.

-5 -2 Origem 6

S(m)

+

C A O B

RESOLUÇÃO

-5 -2 Origem 6

S(m)

+

C A O B

Deslocamento

Considera-se apenas os pontos A e C.

ΔS = S_F – S_i

ΔS = -5 – (-2)

ΔS = -3 m

Isso significa que a formiga acabou o trajeto atrás do ponto de referência.

O QUE VIMOS HOJE?

• Vimos que a trajetória de um corpo depende do referencial adotado;

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• Um mesmo objeto pode estar em repouso em um referencial e estar em movimento para outro referencial;

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• Também vimos que as dimensões de um corpo podem interferir em seu movimento.

GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : ciências da natureza : MATÉRIA, ENERGIA E A VIDA : ensino médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.

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KANTOR, C e outros autores. Coleção Quanta Física. Vol 1. São Paulo: Editora PD, 2010.

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BONJORNO, J. CLINTON, M. Física Fundamental. Volume único. São Paulo: FTD, 1999.

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As leis de Newton valem para referenciais não inerciais?. UFSM. Disponível em: <https://www.ufsm.br/cursos/graduacao/santa-maria/fisica/2020/02/20/as-leis-de-newton-valem-para-referenciais-nao-inerciais/>. Acesso em 02 de dezembro de 2021.

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REFERÊNCIAS