Vem com a gente entender os conceitos básicos do Movimento Uniforme. Revise este tópico de Física para mandar bem nas suas provas!
Nesta trilha de Física da série Explica do Zero, você vai dominar os conceitos básicos do Movimento Retilíneo Uniforme. A partir da leitura do texto base e das videoaulas relacionadas, você poderá praticar o que aprendeu com os exercícios propostos.
Videoaula sobre conceitos básicos do Movimento Retilíneo Uniforme
Nesta primeira aula da trilha, o professor Leonardo Neves Meirelles explica os conceitos básicos necessários do Movimento Retilíneo Uniforme. Você vai aprender a função horária dos espaços, visualizando sua construção e aplicação através de um exemplo prático.
O que é o Movimento Retilíneo Uniforme
O Movimento Retilíneo Uniforme é uma simplificação do movimento dos corpos e, portanto, uma das bases para entender muitos outros conceitos da cinemática. Ele é chamado de uniforme porque a velocidade do objeto é constante, ou seja, não varia com o tempo.
Primeiramente, vamos entender o significado de cada palavra de Movimento Retilíneo Uniforme:
- Movimento: Variação da posição ao longo do tempo
- Retilíneo: Em linha reta
- Uniforme: A variação da posição ao longo do tempo é constante, sendo assim, a velocidade é constante.
Agora, podemos utilizar o próprio conceito de movimento para calcular a rapidez dos corpos. Pense, o que significa ser rápido? Ser rápido é percorrer a maior distância possível no menor tempo. Perceba, é a relação entre distância percorrida e o tempo.
Matematicamente traduzimos essa relação por meio de uma divisão:
“v” é a velocidade, “” é o deslocamento e “t” é o tempo que levou para percorrer essa distância. Assim, se um objeto percorrer uma distância de 100 metros em 10 segundos, a velocidade será de 10 metros por segundo.
Utilizando o cálculo da velocidade também é possível encontrar qual vai ser a posição de um móvel após um determinado tempo, mas para isso vamos adaptar a fórmula objetivando facilitar a visualização do resultado. Primeiramente, precisamos lembrar o significado do ΔS. Na física, a letra Δ significa variação, que matematicamente é uma subtração, uma diferença. Portanto podemos igualar: ΔS = S − S0
- S: Posição Final
- S0: Posição Inicial
e, então,
Como normalmente o tempo inicial é igual a zero 
Multiplicando o tempo na equação temos:
Somando a posição inicial:
Organizando a fórmula, chegamos na função horária dos espaços, que nos permite calcular a posição final de um móvel após um certo tempo.
Exemplo: Encontre a posição após 3 segundos de um carro que mantenha uma velocidade constante e igual a 2m/s.
Agora resolva os exercícios para treinar os conhecimentos adquiridos na aula que você acabou de assistir. Depois, avance para o segundo vídeo.
Exercícios
Questão 1:
Qual a velocidade média de um carro que viaja de São Paulo até o Rio de Janeiro, distantes 450 km em 5 horas?
a. Desafio: Transforme a velocidade de km/h para m/s.
Questão 2:
Qual a distância percorrida por um automóvel com uma velocidade média de 60 km/h durante 2 horas?
a. Encontre essa distância em metros.
Questão 3:
Qual a posição final de uma pessoa, que se encontra na posição 100 metros de uma rua e com velocidade média de 2 m/s anda em linha reta por 40 segundos?
Questão 4:
Qual a posição final de uma pessoa, que se encontra na posição 160 metros de uma rua e com velocidade média de 3 m/s anda em linha reta por 3 minutos?
Gabarito:
- 90km/h | a) 25m/s
- 120km | a) 120000m
- 180m
- 700m
Videoaula sobre os tipos de Movimento Retilíneo Uniforme
Agora, você vai aprender a identificar e classificar os tipos de movimento uniforme. Para isso, assista ao vídeo e em seguida revise o conteúdo através do texto de apoio e faça os exercícios.
Como identificar e classificar os tipos de Movimento Retilíneo Uniforme
O Movimento Retilíneo Uniforme é caracterizado pela constância da velocidade de um corpo por um período, em que ele percorre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. Existem diferentes tipos de movimentos uniformes que podem ser classificados de acordo com a direção do deslocamento, sendo, inclusive, possível expressá-los matematicamente.
Para entender melhor esses tipos de movimento, é importante definir a orientação da trajetória do corpo por meio de sinais positivos e negativos. Essa convenção é essencial para que qualquer pessoa possa interpretar o movimento de forma universal, independentemente da localização ou realidade.
Por exemplo, em movimentos horizontais ou verticais, é comum definir a direção horizontal para a direita e a direção vertical para cima como positivas. Logo, se um corpo se movimenta na direção oposta, para a esquerda ou para baixo, deve receber um sinal negativo.
Essa convenção é utilizada para expressar matematicamente os diferentes tipos de movimento uniforme, facilitando o estudo e a compreensão desses conceitos na física.
Para facilitar ainda mais, vamos nomear os movimentos positivos e negativos? Chamamos de progressivos os movimentos positivos e retrógrado os movimentos negativos, acompanhe na prática através dos exemplos a seguir:
Movimento Progressivo: Encontre o deslocamento e a velocidade de uma pessoa que parte da posição 1 m para a posição 8 m em 2 segundos.
Perceba que na primeira situação ambos, deslocamento e velocidade, tem um valor positivo.
Movimento Retrógrado: Encontre o deslocamento e a velocidade de uma pessoa que parte da posição 8 m para a posição 2 m em 2 segundos.
Perceba que deslocamento e velocidade assumem valores negativos em um movimento contrário à orientação da trajetória.
Videoaula sobre gráficos da posição em função do tempo
Agora, você vai aprender a identificar e classificar os tipos de Movimento Retilíneo Uniforme através da análise do gráfico Sxt. Para isso, assista ao vídeo e em seguida revise o conteúdo através do texto de apoio e faça os exercícios.
Como analisar gráficos da posição em função do tempo
Antes de começar a analisar o gráfico do Movimento Retilíneo Uniforme, precisamos relembrar a função horária dos espaços. A função horária dos espaços em um MRU é uma equação do primeiro grau, representada pela fórmula S = 𝑆0 + vt, onde:
- S é a posição final,
- 𝑆0 é a posição inicial,
- v é a velocidade,
- t é o tempo.
Essa função define o comportamento do gráfico da posição (S) em relação ao tempo (t) e assim permitindo uma análise mais detalhada do movimento.
Os gráficos desempenham um papel crucial no estudo do Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), pois permitem uma representação visual e interpretação dos fenômenos físicos.
Em particular, o gráfico de posição em função do tempo, usualmente denotado por S(t), é um dos mais utilizados. Este gráfico tem no eixo horizontal o tempo (t) e no eixo vertical a posição (S), e a forma do gráfico gerado nos dá informações valiosas sobre o movimento.
Em um MRU, como a velocidade é constante, o gráfico de S(t) é uma linha reta. No entanto, essa linha reta pode ser crescente ou decrescente, dependendo se o movimento é progressivo ou retrógrado, respectivamente.
Movimento Progressivo: Quando a velocidade é positiva, o objeto se move na direção positiva. Neste caso, o gráfico S(t) será uma linha reta crescente. A posição inicial é dada pelo valor de 𝑆0 quando t = 0 (ou seja, onde a linha intercepta o eixo vertical).
É importante verificar que a velocidade pode ser calculada pela inclinação da linha, que é a razão entre a variação de posição (delta S) e a variação do tempo (delta t), sendo assim, quanto mais inclinado for o gráfico em relação ao eixo do tempo, maior será a velocidade.
Movimento Retrógrado: Quando a velocidade é negativa, o objeto se move na direção negativa. Neste caso, o gráfico S(t) será uma linha reta descendente. Novamente, a posição inicial é dada pelo valor de 𝑆0 quando t = 0, e a velocidade (desta vez, negativa) é dada pela inclinação da linha.
Em ambos os casos, a posição final pode ser obtida a partir do gráfico para qualquer valor de tempo t, simplesmente observando o valor de S correspondente nesse tempo.
Os gráficos, portanto, fornecem uma maneira visualmente intuitiva de entender o movimento, e nos permitem extrair muitas informações importantes sobre a posição inicial, a velocidade e a posição em qualquer momento do tempo.
Videoaula sobre gráfico da velocidade em função do tempo
Agora, você vai aprender a identificar e classificar o movimento retilíneo e uniforme através do gráfico da velocidade (v) em função do tempo (t). Para isso, assista ao vídeo e em seguida revise o conteúdo através do texto de apoio e faça os exercícios.
Como interpretar os gráficos da velocidade em função do tempo
No MRU, o gráfico de velocidade pelo tempo é uma linha reta horizontal, indicando que a velocidade é constante ao longo do tempo. A altura da linha indica a magnitude da velocidade, quanto mais afastada do eixo do tempo, maior a velocidade do móvel.
Se a linha estiver acima do eixo X (indicando velocidade positiva), isso sugere que o movimento é progressivo, ocorrendo no sentido que definimos como positivo. No entanto, se a linha estiver abaixo do eixo X (indicando velocidade negativa), isso implica que o movimento é retrógrado, ocorrendo no sentido oposto.
Uma característica muito importante desse gráfico é a área formada entre a linha que o representa o eixo do tempo, essa área representa o deslocamento realizado pelo corpo e pode ser calculada multiplicando a velocidade (altura da linha) pelo tempo (largura da linha). Esse cálculo pode ser comparado com o cálculo do deslocamento que você aprendeu na aula de movimento uniforme, onde ∆𝑆 = 𝑣.Δ𝑡.
Exercícios
Questão 1:
Um carro se move em uma estrada reta com uma velocidade constante de 30 m/s por 10 segundos. Qual é o deslocamento do carro?
Questão 2:
Dado o gráfico de velocidade pelo tempo abaixo, calcule o deslocamento do objeto nos primeiros 5 segundos.
(Suponha que o gráfico seja uma linha reta horizontal em y=20 m/s de 0 a 5 segundos.)
Questão 3:
Um objeto se move em MRU. A velocidade do objeto é -15 m/s. Isso indica que o objeto está se movendo em uma direção progressiva ou retrógrada?
Questão 4:
Um objeto se move em uma linha reta. No gráfico de velocidade pelo tempo, a linha está abaixo do eixo X. O que isso indica sobre o movimento do objeto?
Questão 5:
Responda verdadeiro (V) ou falso (F):
( ) Em um MRU, a velocidade pode variar.
( ) O MRU ocorre em linha reta.
( ) No MRU, a aceleração é constante e diferente de zero.
Questão 6:
Substitua os valores dados na função horária dos espaços para resolver as questões:
Se um carro começa em 0m e move-se a 5m/s por 10s, qual é a sua posição final?
Uma pessoa começa a caminhar a partir do marco 10m em uma velocidade de 2m/s por 15s. Qual é a sua posição final?
Questão 7:
Analisar os gráficos de MRU abaixo e responder às perguntas:
Gráfico 1: Uma linha reta que começa em 2m no tempo 0 e chega a 6m no tempo 2s.
Gráfico 2: Uma linha reta que começa em 10m no tempo 0 e chega a 2m no tempo 2s.
a) Qual é o tipo de movimento (progressivo ou retrógrado) representado em cada gráfico? b) Qual é a velocidade em cada gráfico?
