Nessa trilha de recomposição de aprendizagem, você vai dominar os conceitos básicos de Cinemática, envolvendo o MRU e o MRUV, para se sair bem na prova de Física do Enem.
Chegou a hora de conquistar a Física no Enem! Com o auxílio dessa trilha de recomposição de aprendizagem, você vai entender o Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) e o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), passando inicialmente pelos conceitos de referencial, movimento e repouso, ponto material e corpo extenso, espaço percorrido e deslocamento e velocidade média.
Esse assunto é recorrente no exame e possui alto índice de acertos. Geralmente, as questões que envolvem esse conteúdo são simples e intuitivas e, sabendo resolvê-las, você sai na frente! Assim, seu aprendizado o levará a mais pontos, te deixando cada vez mais próximo da sua meta de conquistar a tão sonhada vaga no ensino superior. Então, vamos nessa!
Videoaula sobre movimento, repouso e referencial
Nesta aula, o professor Flaverson Messias Batista explica os conceitos básicos da Cinemática, a área da Física que estuda os movimentos. Você vai entender o que é o referencial, movimento e repouso, ponto material e corpo extenso, trajetória, deslocamento e espaço percorrido.
Referencial
Tudo que você vai analisar depende do referencial! Como assim? Na ciência e tecnologia, o referencial é como uma bússola que nos guia na compreensão do movimento. É um ponto ou sistema de pontos de referência que nos permite determinar a posição e o movimento de um objeto. Sem ele, estaríamos perdidos, sem a possibilidade de afirmar se algo está em movimento ou em repouso. Como por exemplo:
- Você está lendo esse post e está em repouso em relação à tela que usa.
- Contudo, ao mesmo tempo está em movimento em relação ao Sol, já que “movimento e repouso dependem do referencial”.
Tipos de Referenciais:
- Referencial Inercial: um referencial em que um corpo está em repouso ou com velocidade constante. Como por exemplo você em um ponto de ônibus.
- Referencial Não Inercial: um referencial em aceleração, como um carro em movimento. Imagine um observador dentro do carro, sentindo a força que o empurra para trás ao frear.
Observe que os referenciais são muito importantes no que tange às tecnologias! Como, por exemplo, a navegação com o GPS; na robótica, em que o referencial permite aos robôs movimentos e interações com o ambiente de forma precisa; e também em simulações computacionais, no qual o referencial define o sistema de coordenadas em que o movimento dos objetos é simulado.
Ao dominar o conceito de referencial, você estará apto para descrever o movimento de objetos em diferentes situações e interpretar resultados de experimentos científicos, algo de suma importância nas questões de Física no Enem.
Movimento e Repouso
Como você viu até aqui, na física, o movimento e o repouso são conceitos fundamentais que definem o estado de um objeto no espaço e no tempo. Podemos defini-los da seguinte maneira.
Movimento
O movimento é a mudança de posição de um objeto em relação a um referencial ao longo do tempo. Imagine um carro andando pela rua, um avião cruzando o céu ou até mesmo a Terra girando em torno do Sol. Todos esses são exemplos de movimento.
Repouso
O repouso, por outro lado, é a ausência de movimento. Um objeto em repouso mantém sua posição em relação a um referencial. Imagine uma mesa parada em um quarto, uma pessoa sentada em uma cadeira ou até mesmo a Lua orbitando a Terra sem se mover em relação a ela.
Vale lembrar que o repouso é absoluto, ou seja, independe do referencial.
Ao dominar esses conceitos você poderá descrever o estado de um objeto no espaço e no tempo, analisar diferentes tipos de movimento e compreender as leis da física que regem o movimento.
Ponto material e corpo extenso
Na física, o ponto material e o corpo extenso são conceitos abstratos que nos ajudam a modelar o mundo físico e desvendar seus segredos.
Ponto Material
Imagine uma pequena bola de metal tão minúscula que não podemos distinguir suas características físicas. Para a física, essa bola se torna um ponto material. É um modelo idealizado que representa um objeto com massa, mas sem dimensões.
Corpo Extenso
Já um corpo extenso é qualquer objeto que possui dimensões (comprimento, largura e altura) e forma. Uma mesa, um carro ou até mesmo o nosso corpo são exemplos de corpos extensos.
Dessa forma, ao analisar um fenômeno, o observador pode definir se o corpo se comporta como ponto material ou corpo extenso. A primeira escolha simplifica cálculos e facilita a compreensão de conceitos físicos. Já a segunda escolha permite analisar fenômenos mais complexos que envolvem forma, dimensões e distribuição de massa. Essa escolha sempre é feita dentro dos objetivos/contornos do problema.
Espaço percorrido e deslocamento
Deslocamento: imagine uma formiga saindo de um ponto e chegando até o queijo. A distância entre o ponto de partida e a linha de chegada representa o deslocamento, que indica a mudança real da posição do objeto. É como a “distância em linha reta” percorrida.
Espaço Percorrido: já o espaço percorrido é como a formiga corre em ziguezague para chegar até o queijo. É a soma de todas as distâncias percorridas, mesmo que não sejam em linha reta. Imagine a soma de cada “volta” do maratonista.
A diferença fundamental existe no fato de que o deslocamento, por ser vetorial, leva em conta a direção do movimento, enquanto o espaço percorrido, por ser escalar levando em conta assim todo o percurso.
Videoaula sobre velocidade
Nesta videoaula, você vai entender como analisar a velocidade instantânea e média, além de interpretar gráficos e conhecer a fórmula para fazer o cálculo e resolver exercícios.
Velocidade média
A velocidade média é um conceito fundamental na física que nos permite compreender o movimento de objetos em trajetórias retilíneas. Ela representa a distância total percorrida dividida pelo tempo total gasto durante o movimento. Matematicamente, podemos expressá-la pela fórmula:
Velocidade Média = Distância Total / Tempo Total
Podemos associá-la a um conceito fundamental que nos permite compreender o mundo ao nosso redor e tomar decisões mais conscientes em diversas áreas da vida. Sua importância se reflete no desenvolvimento de tecnologias, na otimização de processos, na avaliação de desempenho e na compreensão de fenômenos naturais.
Movimento retilíneo uniforme (MRU)
Para entendermos o MRU, podemos pensar na seguinte situação: um carro em uma reta sem fim, movendo-se a uma velocidade constante, sem acelerar ou desacelerar, ou seja, é um movimento em linha reta e com velocidade constante. Dessa forma ele é um dos movimentos mais simples da física.
Matematicamente podemos representá-lo em uma equação de 1° grau, como mostrado abaixo:
s=s₀+v.t
Onde:
- Espaço (s): Posição do objeto no instante “t”.
- Espaço inicial (s₀): Posição inicial do objeto (no instante t = 0).
- Velocidade (v): Velocidade constante do movimento.
- Tempo (t): Instante de tempo considerado.
Graficamente, podemos representá-lo da seguinte maneira:
Fonte: https://static-prodigio.b-cdn.net/F%C3%ADsica/Gr%C3%A1ficos%20do%20MRU%20e%20MRUV/Graficos-4.png
Onde a inclinação da reta está ligada ao valor da velocidade.
Movimento Progressivo e Retrógrado
- Movimento Progressivo: Quando a velocidade (v) é positiva, o objeto se move no sentido da reta.
- Movimento Retrógrado: Quando a velocidade (v) é negativa, o objeto se move no sentido oposto da reta.
No vídeo, existe uma representação com os desenhos dos pinguins. Em um primeiro momento, indo para o sentido positivo da reta, ou seja, sua posição ficando cada vez com o valor positivo maior, realizando assim um movimento progressivo.
Já em outro momento, o pinguim vai para o sentido negativo da reta, ou seja, sua posição ficando cada vez com o valor negativo maior, realizando assim um movimento retrógrado.
O MRU é um modelo introdutório muito importante para entender diversos outros tipos de movimento, como o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) e o Movimento Circular Uniforme (MCU).
Videoaula sobre Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)
Nesta aula, o professor Flaverson explica o Movimento Uniformemente Variado e sua presença no nosso dia a dia. Aprenda como resolver problemas e qual fórmula utilizar.
Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV)
Agora para representá-lo podemos pensar em um carro em uma reta sem fim, mas agora ele está acelerando ou desacelerando a uma taxa constante. É um dos movimentos mais importantes da física, pois nos permite entender como os objetos se comportam quando suas velocidades mudam ao longo do tempo.
Matematicamente podemos representá-lo em uma equação de 2° grau, como mostrado abaixo:
s=s₀+v₀.t+12.a.t2
Onde:
- Espaço (s): Posição do objeto no instante “t”.
- Espaço inicial (s₀): Posição inicial do objeto (no instante t = 0).
- Velocidade inicial (v₀): Velocidade do objeto no instante t = 0.
- Aceleração (a): Aceleração constante do movimento.
- Tempo (t): Instante de tempo considerado.
Graficamente, podemos representá-la da seguinte maneira.
- Gráfico Espaço vs Tempo: Uma parábola crescente (aceleração positiva) ou decrescente (aceleração negativa).
Fonte: https://www.tutorbrasil.com.br/forum/download/file.php?id=29736
- Gráfico Velocidade vs Tempo: Uma reta crescente (aceleração positiva) ou decrescente (aceleração negativa), partindo da velocidade inicial (v₀).
Fonte: https://static-prodigio.b-cdn.net/F%C3%ADsica/Gr%C3%A1ficos%20do%20MRU%20e%20MRUV/Graficos-7.png
Movimento Acelerado e Retardado
- Movimento Acelerado: Quando sinal da velocidade e da aceleração são iguais, ou seja, a velocidade do corpo aumenta, em módulo.
- Movimento Retardado: Quando sinal da velocidade e da aceleração são diferentes, ou seja, a velocidade do objeto diminui, em módulo.
Em resumo, podemos ver a imagem abaixo:
Fonte: https://i.ytimg.com/vi/vhcRCIwZ-g0/maxresdefault.jpg
O MRUV é um modelo fundamental para entender diversos fenômenos do mundo real, como o lançamento de projéteis, o movimento dos planetas e o funcionamento de motores.
Além disso, ele é aplicado em diversas áreas da ciência e da engenharia, como na física, na engenharia mecânica e na engenharia aeroespacial.
Exercícios:
Questão 1 (ENEM 2023):
Um professor lança uma esfera verticalmente para cima, a qual retorna, depois de alguns segundos, ao ponto de lançamento. Em seguida, lista em um quadro todas as possibilidades para as grandezas cinemáticas.
*Grandezas com módulo nulo não têm sentido definido.
Ele solicita aos alunos que analisem as grandezas cinemáticas no instante em que a esfera atinge a altura máxima, escolhendo uma combinação para os módulos e sentidos da velocidade e da aceleração.
A escolha que corresponde à combinação correta é:
a) v = 0 e a ≠ 0 para cima.
b) v ≠ 0 para cima e a = 0.
c) v = 0 e a ≠ 0 para baixo.
d) v ≠ 0 para cima e a ≠ 0 para cima.
e) v ≠ 0 para baixo e a ≠ 0 para baixo.
Questão 2 (ENEM- 2021):
Os acidentes de trânsito são causados geralmente por excesso de velocidade. Em zonas urbanas no Brasil, o limite de velocidade normalmente adotado é de 60 km h−1. Uma alternativa para diminuir o número de acidentes seria reduzir esse limite de velocidade. Considere uma pista seca em bom estado, onde um carro é capaz de frear com uma desaceleração constante de 5 m s−2 e que o limite de velocidade reduza de 60 km h−1 para 50 km h−1.
Nessas condições, a distância necessária para a frenagem desde a velocidade limite até a parada completa do veículo será reduzida em um valor mais próximo de:
a) 1 m.
b) 9 m.
c) 15 m.
d) 19 m.
e) 38 m.
Questão 3 (ENEM – 2021):
Você foi contratado para sincronizar os quatro semáforos de uma avenida, indicados pelas letras O, A, B e C, conforme a figura.
Os semáforos estão separados por uma distância de 500 m. Segundo os dados estatísticos da companhia controladora de trânsito, um veículo, que está inicialmente parado no semáforo O, tipicamente parte com aceleração constante de 1 m s-2 até atingir a velocidade de 72 km h-1 e, a partir daí, prossegue com velocidade constante.
Você deve ajustar os semáforos A, B e C de modo que eles mudem para a cor verde quando o veículo estiver a 100 m de cruzá-los, para que ele não tenha que reduzir a velocidade em nenhum momento.
Considerando essas condições, aproximadamente quanto tempo depois da abertura do semáforo O os semáforos A, B e C devem abrir, respectivamente?
a) 20 s, 45 s e 70 s.
b) 25 s, 50 s e 75 s.
c) 28 s, 42 s e 53 s.
d) 30 s, 55 s e 80 s.
e) 35 s, 60 s e 85 s.
Questão 4 (ENEM – 2013):
Antes das lombadas eletrônicas, eram pintadas faixas nas ruas para controle da velocidade dos automóveis. A velocidade era estimada com o uso de binóculos e cronômetros. O policial utilizava a relação entre a distância percorrida e o tempo gasto, para determinar a velocidade de um veículo. Cronometrava-se o tempo que um veículo levava para percorrer a distância entre duas faixas fixas, cuja distância era conhecida. A lombada eletrônica é um sistema muito preciso, porque a tecnologia elimina erros do operador. A distância entre os sensores é de 2 metros, e o tempo é medido por um circuito eletrônico. O tempo mínimo, em segundos, que o motorista deve gastar para passar pela lombada eletrônica, cujo limite é de 40 km/h, sem receber uma multa, é de:
a) 0,05.
b) 11,1.
c) 0,18
d) 22,2
e) 0,50.
Gabarito
Questão 1: C
Questão 2: B
Questão 3: D
Questão 4: C
