1) Como a Física estuda o
movimento?
A Física investiga a causa do movimento, num ramo chamado de Dinâmica, com o
estudo das forças e suas leis. E finalmente, através da Cinemática descrevendo
esse movimento, com suas variáveis e orientações. O ramo da Física que estuda o
movimento, suas causas e efeitos é chamado de Mecânica.
2) Quais são os conceitos primitivos da Cinemática?
Ponto material (ou partícula): Objeto que tem suas dimensões desprezadas.
Referencial: Ponto escolhido para medição da posição do
objeto.
Trajetória: caminho percorrido pelo objeto.
A trajetória pode ser classificada em: retilínea (quando é em linha
reta) ou curvilínea (quando é em curva).
Móvel: objeto, corpo ou partícula com capacidade de locomoção.
3) Como a Física conceitua o movimento?
Para saber se um objeto está em movimento é necessário definir o referencial e
assim movimento é o estado em que um objeto se encontra se a posição desse
objeto variar no tempo, dado um referencial. Ao contrário, o objeto estará em
repouso, se a posição desse objeto não variar no tempo, dado um referencial.
4) O Sol está em movimento em
relação à Terra?
Quando observamos o movimento do Sol através da esfera celeste, podemos
concluir que a Terra se movimenta ao redor do Sol. Bem como, o Sol está em
movimento em relação à Terra, pois a posição do Sol se altera em relação à
Terra.
5) Tudo que existe no globo
terrestre, está em movimento ou repouso em relação à Terra?
Como o movimento não é absoluto e sim referencial, em relação à Terra,
tudo que existe no globo terrestre está em repouso,
pois não há mudança de posição entre um e outro.
6) Que grandezas físicas são
utilizadas para descrever um movimento?
Para descrever a intensidade e a orientação do movimento são notadas três grandezas físicas principais: posição, velocidade e tempo.
7) Como é definido posição de
um movimento?
A posição é também
identificada como espaço (s) e é
o ponto em que um móvel está em um determinado instante. Importa nessa variável
conhecer a:
a) Variação da posição ou deslocamento escalar (Δs) que é a
diferença entre as posição final (s) e inicial (s0) do móvel. Matematicamente:
Δs = s – s0.
b) Distância percorrida que
é a soma escalar em valor absoluto de todos os deslocamentos efetuados durante
o movimento do corpo.
8) Como a Física define velocidade?
A velocidade está ligada à rapidez como o móvel faz o percurso de um
trajeto. Num determinado espaço um
corpo pode levar mais tempo ou menos tempo dependendo da velocidade ou rapidez com que ele se
movimenta. Na linguagem comum as palavras velocidade e rapidez são sinônimas,
nas na Física velocidade ou velocidade
vetorial possui uma direção, um sentido e uma intensidade (módulo + unidade
de medida); a rapidez ou velocidade
escalar possui apenas intensidade.
9) Como é medida a intensidade
da velocidade de um movimento?
Para a medir a intensidade da velocidade é necessário notar dois tipos
de velocidades:
a) A velocidade instantânea
é a velocidade num dado momento (exemplo: a velocidade no velocímetro de um
automóvel).
b) A velocidade média é a
média aritmética das velocidades desenvolvidas ao longo do percurso, caso todas
tenham sido desenvolvidas no mesmo período de tempo.
10) Como calcular a velocidade
média?
A velocidade escalar média (vm)
é a razão entre o deslocamento de um móvel e o tempo gasto (Δt) para se deslocar.
O deslocamento escalar é
representado pela variação da posição (Δs).
Matematicamente, a velocidade
escalar média é representada por: vm = Δs / Δt.
A unidade SI de velocidade
é m/s.
11) Um móvel gasta 50 minutos
para percorrer uma distância de 90 km entre dois pontos. Calcule sua velocidade
média no percurso, em unidades do SI.
Δs = 90 km
Δt = 50 min
Convertendo para unidades do SI:
Δs = 90 km = 90.000 m
Δt = 50 min = 3.000 s
Aplicando a fórmula da velocidade média temos:
vm = Δs/Δt
vm = 90.000/3.000
vm = 30 m/s
12) Observação importante:
Uma unidade usual de velocidade é km/h.
Porém, a unidade do SI é m/s.
Como 1 km = 1.000 e 1 h= 3.600 s. Portanto,
Para transformar de m/s para km/h, basta multiplicar por
3,6.
Para transformar de km/h para m/s, basta dividir por 3,6.
13) Uma pessoa, considerada um
ponto material, caminha, inicialmente, 3 km para o Norte, em seguida, 4 km para
Leste e, finalmente, 6 km para o Sul e levou 2 horas para fazer esse trajeto.
Pode-se dizer que ela teve um deslocamento de 13 km em 2 horas e logo sua
velocidade média é 6,5 km/h?
Conforme a figura ilustrada, de fato a peso espaço percorrido pela pessoa foi de 13 km; no entanto o seu deslocamento foi de 5 km. A velocidade escalar média, que é de fato
6,5 km/h, está relacionada com o espaço
efetivamente percorrido. O conceito de velocidade média está relacionado ao
deslocamento: ele é 2,5 km/h. O problema está no fato de que deslocamento e
velocidade média são grandezas vetoriais.
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Somente objetos pequenos
podem ser considerados ponto material. (
)
b) Um veículo, fruto de um
roubo, sendo rastreado por um satélite vai GPS, numa cidade, pode ser
considerado um ponto material, já que não é possível distinguir dois pontos
distintos do automóvel.
c) O Sol está em repouso em
relação a qualquer referencial. ( )
d) Uma pessoa sentada no banco
de um ônibus está em repouso em relação ao ônibus. ( )
e) Deslocamento escalar de um
móvel é a medida algébrica da variação de espaço de um móvel. ( )
f) O espaço não indica o
deslocamento, apenas localiza o móvel na trajetória. ( )
g) A trajetória da Lua em
relação à Terra é retilínea. ( )
h) O vetor velocidade está
associado a um módulo, a uma direção e a um sentido. A velocidade escalar está
associada somente a valores algébricos. (
)
i) O vetor deslocamento
informa apenas de onde saiu e aonde chegou o móvel, não importando a forma de
sua trajetória, utilizando-se para isso de um segmento orientado de reta. O
deslocamento escalar informa o valor numérico da variação do espaço. ( )
j) A velocidade vetorial média
é um vetor cuja intensidade depende do módulo do vetor deslocamento. A
velocidade escalar média é uma grandeza escalar cuja intensidade do valor do
deslocamento escalar. ( )
k) Se um motorista deseja
medir o consumo de combustível de seu automóvel ele deve se basear no conceito
de deslocamento, e não de espaço percorrido, pois deve-se levar em consideração
todos os trajetos executados. ( )
2) Quais são as duas
classificações da trajetória?
(A) Móvel e retilínea.
(B) Retilínea e curvilínea.
(C) Referencial e retilínea.
(D) Retilínea e redonda.
3) Uma grandeza física escalar
se difere de uma vetorial porque:
(A) possui apenas módulo.
(B) possui apenas módulo e unidade.
(C) possui apenas módulo, unidade e sentido.
(D) possui apenas módulo, unidade e
direção.
4) Um automóvel se desloca 6 km
para o norte e, em seguida, 8 km para leste. É possível determinar o vetor
deslocamento?
5) É correto afirmar que o
deslocamento de um atleta foi de 100 metros?
(A) Como o deslocamento é uma grandeza
escalar é muito útil informar o seu módulo e unidade.
(B) Falta conhecer a direção e o sentido,
visto que o deslocamento é uma grandeza vetorial.
(C) Se não se sabe a forma da trajetória
do movimento, nada é possível dizer sobre o deslocamento.
(D) O tempo do percurso é uma grandeza
fundamental para se conhecer o deslocamento do atleta.
6) As cidades A,
B e C estão situadas na mesma rodovia. Um automóvel sai de A, efetua um deslocamento até C e, em seguida, vai até B. Determine:
a) o deslocamento escalar total do automóvel;
b) a distância efetivamente percorrida.
7) Um ônibus faz o trajeto
entre as cidades P e Q em duas etapas: na primeira percorre 150km em 2h, e na
segunda, 200km em 90min.
a) Represente a trajetória do
ônibus com uma linha, colocando a origem na cidade P e orientando-a de A para
B.
b) Sabendo que na cidade P o
instante em que o ônibus ocupa esse espaço é t=0h, determine os espaços do
ônibus em t=2h e t=3,5h. Represente os resultados numa figura.
c) Determine o deslocamento
escalar do ônibus nos seguintes casos:
ü de
t=0h a t=2h;
ü de
t=2h a t=3,5h;
ü de
t=0h a t=3,5h.
8) Uma pessoa se desloca
sucessivamente: 5 metros de norte para sul, 12 metros de leste para oeste e 10
metros de sul para norte. O vetor deslocamento resultante tem módulo:
(A) 5 metros.
(B) 12 metros.
(C) 13 metros.
(D) 15 metros.
9) A torre de controle de um
aeroporto recebe a seguinte informação de um piloto:
–Estou
voando horizontalmente em linha reta e com velocidade média de 400 km/h. Passo
neste momento sobre a cidade do Rio de Janeiro.
Suponha que o avião deslocou durante mais 15 minutos.
a) É possível saber o lugar exato onde está o avião?
b) Que outra informação a
torre deve ter para localizar o avião num mapa?
10) Um carro de fórmula 1
executa uma volta completa em um circuito numa pista de 4.800 metros de
extensão, gastando exatamente 120 segundos. Calcule:
a) sua velocidade escalar
média;
b) sua velocidade vetorial
média.
11) No velocímetros de
automóveis e motos lemos o valor:
(A) da velocidade média.
(B) do deslocamento.
(C) do intervalo de tempo.
(D) da velocidade instantânea.
12) Um automóvel passa pelo
marco 87 km de uma via às 14 horas e atinge o marco 213 km exatamente às 16
horas do mesmo dia. Calcule a velocidade escalar média do veículo nesse
percurso.
13) Um automóvel passa pelo
marco 213 km de uma via às 16 horas e atinge o marco 87 km exatamente às
18horas do mesmo dia. Calcule a velocidade escalar média do veículo nesse
percurso.
14) Um trem com velocidade
escalar média de 72 km/h leva 1 min para atravessar um túnel de 800 m de
comprimento. Qual o comprimento do trem?
15) Uma moto leva 2 minutos
para atravessar uma ponte com velocidade escalar média de 72km/h (= 20m/s).
Determine o comprimento da ponte.
16) A velocidade escalar média
que um ônibus levou para fazer uma viagem foi de 100km/h. Qual foi o tempo da
viagem no percurso de 400 km?
17) Uma patrulha rodoviária
para saber a velocidade de um automóvel mede o tempo que ele leva para
percorrer um trecho. Sabendo que um trecho analisado possui 400 metros e que a
velocidade média escalar de um automóvel nesse trecho foi de 90km/h. Qual foi o
tempo que esse automóvel levou para percorrer esse trecho?
18) Um carro percorreu 90 km
em 1 hora e em seguida, percorreu 60 km em 0,5 hora.
a) Qual a velocidade escalar
média do carro, em km/h?
b) Essa velocidade é igual a
média aritmética das velocidades desenvolvidas nos dois trechos?
19) Um ônibus faz o trajeto
entre duas cidades em duas etapas: na primeira efetua um deslocamento de 120 km
a 60km/h; na segunda um deslocamento de 240 km a 80km/h. Qual a velocidade
escalar média do veículo em todo o trajeto?
20) Um trem desloca-se a 40km/h
durante 3 horas. Em seguida, desloca-se a 60km/h durante 1hora. Qual a
velocidade escalar média durante o trajeto?
21) Duas pessoas cronometram o
movimento de um carro ao passar por dois pontos. A primeira fixou um
deslocamento de módulo de 100m e cronometrou um intervalo de tempo de 10sg. A
segunda fixou 15 m e cronometrou 1,0sg. A velocidade instantânea do carro é
mais próxima do resultado obtido pela primeira ou pela segunda pessoa? Por quê?
22) Durante as transmissões de
corridas de carro, é comum o repórter anunciar que, por exemplo, “a velocidade
média do carro na vigésima quinta volta foi de 193,570 km/h”. Essa velocidade
média é escalar ou vetorial? Por quê?
23) Dois carros deslocam-se
com velocidade escalar constante: uma de módulo 20m/s e outra de 36 km/h. Qual
é o carro mais veloz? Por quê?
24) Ao passar pelo marco “km
200” de uma rodovia, um motorista vê um
anuncio com a inscrição :
“ABASTECIMENTO E RESTAURANTE A
30 MINUTOS.” Considerando quer esse posto de serviços se encontra junto ao
marco de ''km245'' dessa rodovia, qual a velocidade escalar média que o
anunciante prevê para os carros que trafegam nesse trecho?
25) Normas
de segurança determinam que um certo tipo de avião deve levar, além do
combustível suficiente para chegar ao seu destino, uma reserva para voar por
mais de 45 minutos. A velocidade média desse tipo de avião é de 200 km/h e seu
consumo é de 35 litros de combustível por hora de voo.
a) Qual o
tempo em horas e minutos gasto por esse avião para voar 250 km/h?
b) Qual a quantidade
mínima de combustível, incluindo a reserva necessária para a viagem de 250 km?
26) Um
guarda rodoviário sabe que, para um carro percorrer 600 m na velocidade escalar
media permitida por lei (80 km/h) naquele trecho, deve demorar 27 segundos. Se o guarda cronometra o intervalo de tempo de
20 segundos para fazer esse percurso, ele multará ou não o motorista? Qual é a
velocidade escalar média do carro nesse trecho da estrada? (Dê a resposta em
m/s e em km/h)
27) Sabendo que a velocidade
da luz no vácuo é de 3x105 km/s, aproximadamente, e que a distância
Terra-Sol é de cerca de 1,5x108 km, o tempo que a luz do Sol leva
para chegar à Terra é de, aproximadamente:
(A) 5 minutos.
(B) 8,3 minutos.
(C) 1 hora e meia.
(D) 2,3 horas.
28) A velocidade escalar média
mínima de um foguete para escapar da Terra é de 40.320 km/h. Quantos metros ele
se desloca durante 20 segundos?
(A) 800.000 metros.
(B) 224.000 metros.
(C) 11.200 metros.
(D) 112.000 metros.
29) O som se propaga no ar a
1.224 km/h. Quando estamos a 680 metros ouviremos um som emitido após o
intervalo de:
(A) 1,8 s (B) 2,0 s (C) 3,0 s (D) 3,6 s
30) A Terra gira em torno do
Sol com velocidade escalar média 30.000 m/s. Isto significa que em um dia ela
se desloca, em relação a ele, aproximadamente:
(A) 2,6 x 1012 m
(B) 2,6 x 1010 m
(C) 2,6 x 109 m
(D) 2,6 x 1011 m
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