Movimentos retilíneos e circulares MCU e MCUV – Física Enem

Vamos revisar os movimentos retilíneos e circulares? São conteúdos básicos para se dar bem em Física no Enem e nos vestibulares. Vem com a gente!

Vamos nos debruçar sobre os mistérios dos movimentos em 1D (MRU e MRUV) e 2D (MCU e MCUV). Vale a pena saber de cor esses temas, pois sempre tem uma questão ou outra em qualquer vestibular e é bastante recorrente no Enem.

Movimento Retilíneo Uniforme – MRU

O movimento retilíneo uniforme – MRU é aquele no qual um corpo percorre distâncias iguais em tempos iguais em uma trajetória reta. Assim, à medida que o tempo passa o móvel varia sua posição e, portanto, nos permitindo escrever a posição como uma função horária.

OBS.: Toda vez que uma quantidade física estiver sobre colchetes, significa que estamos interessados em conhecer sua unidade de medida.

Dica: Muitas vezes trabalhamos com termos usados corriqueiramente sem nos atentarmos para seu significado. Em física, velocidade nada mais é do que a taxa de variação da posição em relação ao tempo. Em outras palavras, se o tempo variar, a posição do objeto varia.

Luzes produzidas pelos faróis de veículos numa determinada estrada

Se um objeto possui uma velocidade positiva, dizemos que este móvel se desloca no sentido positivo da trajetória e, portanto, o movimento recebe o nome de movimento progressivo. Caso a velocidade seja negativa, o móvel se desloca no sentido negativo da trajetória e o movimento recebe o nome de movimento retrógrado.

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado – MRUV

O movimento retilíneo uniformemente variado – MRUV é aquele no qual um corpo se desloca ao longo de uma trajetória retilínea, porém, a taxa com que sua velocidade varia é constante. Isso nos leva a definir a aceleração, que nada mais é do que a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo. Matematicamente, podemos representar a aceleração da seguinte maneira:

Se o móvel aumenta sua velocidade à medida que o tempo vai passando, então o movimento é dito acelerado. Se a velocidade diminui com o passar do tempo o movimento é dito retardado.

Para uma revisão sobre MRU e MRUV eu recomendo a seguinte videoaula do professor Zeca:


Movimento Circular

Então pessoal, os movimento descritos até agora ocorrem em apenas uma dimensão, ou seja, são movimentos que estão confinados a uma reta. O movimento ao longo de um círculo, movimento circular, é um exemplo de movimento bidimensional, pois à medida que um objeto vai descrevendo uma trajetória circular, tanto sua variável x, quanto sua variável y variam.

Roda gigante descrevendo um movimento circular. London Eye na Inglaterra

Ao invés de percorrer uma reta, percorremos ângulos no movimento circular, e da mesma maneira como definimos MRU e MRUV podemos distinguir dois movimentos angulares movimento circular uniforme e o movimento circular uniformemente variado que serão abordados logo em seguida.

Ainda nos remetendo ao movimento retilíneo, tínhamos definido a posição, a velocidade e a aceleração. Para o movimento circular podemos definir a posição angular, a velocidade angular e a aceleração angular. As quantidades angulares se relacionam com as quantidades lineares (retas) através do raio  da trajetória circular.

Observe a figura a seguir:

Movimento Circular Uniforme – MCU

No movimento circular uniforme MCU, o intervalo de tempo de cada volta completa é sempre o mesmo, ou seja, o período neste movimento é constante e de tempos em tempos iguais o móvel passa pela mesma posição.

No MCU, podemos relacionar a posição angular do objeto com a sua velocidade angular, da mesma maneira realizada no MRU.

Temos:

Movimento Circular Uniformemente Variado – MCUV

No movimento circular uniformemente variado – MCUV há uma variação do módulo da velocidade, ou seja, este não é um movimento periódico e o tempo de cada volta completa na circunferência é variável. Definimos aqui a aceleração angular que nada mais é do que a taxa de variação da velocidade angular em relação ao tempo, ou seja:

Para sanar suas dúvidas sobre cinemática angular, eu recomendo que vocês assistam a seguinte videoaula do professor Ivys:


Então isso é tudo por hoje, pessoal. Abaixo seguem algumas questões para que você possa verificar como esse tema é abordado em alguns vestibulares pelo Brasil.

1- (UFSC) Alguma vez já lhe propuseram a questão sobre “um trem trafegando numa via férrea, com velocidade constante de 100 km/h, que é avistado por uma vaca que está no meio dos trilhos? Calcule.”É claro que esta pergunta tem por sua imediata reação: “Calcular o quê?” “E você recebe como resposta: O susto que a vaca vai levar!”Mas será que ela realmente se assustaria? Para responder a esta questão, desprezando-se os problemas pessoais e psicológicos da vaca, dentre outras coisas, seria necessário conhecer:

01. a potência do motor da locomotiva;

02. a distância entre a vaca e a locomotiva quando esta é avistada;

04. o peso da vaca;

08. o vetor velocidade média com que a vaca se desloca;

16. a largura do trem;

32. o comprimento da vaca;

64. o peso do maquinista.

Dê como resposta a soma das alternativas corretas.

2- (UFMT) Um carro passa por um radar colocado em uma estrada longa e retilínea. O computador ligado ao radar afere que a equação horária obedecida pelo carro é dada por: x(t)=2+70t+3t², onde x é medido em km e t em horas. Considerando que o carro é equipado com um limitador de velocidade que não permite que ele ultrapasse os 100 km/h e que no instante t = 0h o carro passa exatamente em frente ao radar, é correto afirmar que:
01. o radar está a 2 km do início da estrada (km zero).

02. se a velocidade máxima permitida no trecho for de 60 km/h, o condutor será multado por excesso de velocidade.

04. a velocidade do carro aumenta a uma taxa de 6 km/h em cada hora.

08. após 1 hora o carro passará pela cidade mais próxima do radar, que se encontra a 73 km do mesmo.

16. após 5 horas o controlador de velocidade será acionado.

Dê como resposta a soma das afirmativas corretas.

3- (PUC-RS) Um astronauta está consertando um equipamento do lado de fora da nave espacial que se encontra em órbita circular em torno da Terra, quando, por um motivo qualquer, solta-se da nave. Tal como está, pode-se afirmar que, em relação à Terra, o astronauta executa um movimento.

a) retilíneo uniforme;

b) retilíneo com aceleração de módulo constante;

c) circular com aceleração de módulo constante;

d) circular com vetor velocidade tangencial constante;

e) circular sujeito a uma aceleração gravitacional nula.

4- (UERJ) Uma das atrações típicas do circo é o equilibrista sobre monociclo. O raio da roda do monociclo utilizado é igual a 20 cm, e o movimento do equilibrista é retilíneo. O monociclo começa a se mover a partir do repouso com aceleração constante de 0,50 m/s². Calcule a velocidade média do equilibrista no trajeto percorrido nos primeiros 6,0 s

Gabarito:

1) 58

2) 31

3) A

4) 1,5 m/s