Ramo da mecânica que estuda o movimento
A Cinemática é a parte da mecânica que estuda os movimentos dos corpos e das partículas. Ao contrário da dinâmica que estuda a causa dos movimento, a cinemática descreve o movimento de um corpo, mas não se preocupa com as suas causas. Seu estudo envolve as propriedades do movimento como posição, velocidade, aceleração, entre outras.
Seu objeto de estudo é, sobretudo, os movimentos lineares e circulares. Eles são divididos em Movimento Retilíneo Uniforme (M.R.U) e Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V).
O estudo do movimento de um corpo deve ser feito levando em consideração o seu comprimento, largura e altura. Nos casos em que essas dimensões são muito pequenas em relação ao percurso que esse corpo vai descrever, elas devem ser desprezadas e o corpo deve ser considerado como um ponto material.
Para entender melhor a cinemática, precisamos estar a par de variáveis como Deslocamento, Velocidade, Tempo e Aceleração. Esses conceitos são fundamentais para compreender alguns fenômenos físicos, bem como para a resolução de problemas matemáticos que envolvam suas fórmulas.
Alguns conceitos de cinemática
Referencial, trajetória e deslocamento são alguns dos conceitos necessários para a correta compreensão da cinemática. Conheça essas variáveis e a fórmula matemática de algumas delas.
Movimento Uniforme
Movimento Uniforme (M.U.) é aquele no qual a velocidade do corpo não sofre alteração durante toda a trajetória. Isso significa que sua velocidade é constante, ou seja, tem sempre o mesmo valor durante todo o tempo de deslocamento.
Movimento Uniformemente Variado (M.U.V)
O Movimento Uniformemente Variado possui variação da velocidade ou seja, há uma grandeza física nesse movimento, chamada Aceleração. No M.U.V. o deslocamento aumenta ou diminui de acordo com a alteração das variáveis.
Corpos
Os corpos são os objetos existentes em uma observação. Uma bola que realiza uma trajetória, por exemplo, é um corpo a ser considerado em uma análise cinemática. Os corpos podem ser materiais – quando suas dimensões não interferem no estudo de um determinado fenômeno físico; ou extensos – quando suas dimensões interferem na análise a ser realizada e precisa ser incluída no cálculo.
Referencial
É um ponto fixo pré-determinado, a partir do qual se pretende analisar se um corpo está ou não em movimento. O referencial é indispensável para se determinar a posição de um objeto. Seu conceito é adotado como o ponto de partida.
Uma análise cinemática somente poderá ser feita com a definição de um referencial. Imagine um carro em movimento. Tomando como referencial a perspectiva do motorista, ele estará em repouso. Mas se o referencial for um ponto fixo de fora, ele estará em movimento.
Movimento e repouso
Um corpo se encontra em movimento, toda vez que a sua posição se modificar, no decorrer do tempo, em relação a um certo referencial. Um corpo se encontra em repouso, sempre que a sua posição se mantiver no decorrer do tempo, em relação a um certo referencial.
Portanto, o movimento e o repouso são conceitos relativos, pois eles dependem do referencial. O que está em movimento para um observador pode estar em repouso para o outro e vice-versa.
Trajetória
É o caminho determinado por uma sucessão de pontos por onde o corpo passa em relação a certo referencial. O conceito de trajetória também é relativo. Isso ocorre porque referenciais diferentes podem ter visões diferentes do mesmo movimento.
A trajetória é sequência de posições de um móvel em movimento no decorrer do tempo. Isso significa que um corpo em movimento define sua trajetória com o passar do tempo.
Elas podem ser de movimento retilíneo ou curvilíneo.
• Trajetória de movimento retilíneo – segue um caminho reto em relação à direção ou sentido.
• Trajetória de movimento curvilíneo – faz uma curva durante sua realização.
Deslocamento
Representa a distância entre a posição inicial e final, ou seja, é a variação da posição de um móvel sobre uma trajetória. Trata-se do espaço existente, em um intervalo de tempo definido, entre a posição inicial do corpo e sua posição final.
Dessa forma, o deslocamento é a variação da posição de um corpo. A função deslocamento pode ser calculada da seguinte maneira:
Função deslocamento
Caminho percorrido
Além de analisar a posição final e inicial, essa variável analisa o espaço percorrido durante toda a trajetória. Essa diferença é mais fácil de compreender se imaginarmos uma trajetória curvilínea.
Se em uma trajetória retilínea um corpo se desloca 10 km em uma hora, o caminho percorrido também é de 10 km, uma vez que a trajetória não apresenta variações. No entanto, em uma trajetória curvilínea para deslocamento semelhante o caminho percorrido pode ser maior, a depender do desvio realizado.
Velocidade média
O termo Velocidade Média é usado pela cinemática como definição da divisão entre o caminho percorrido e o intervalo de tempo necessário para percorrer o caminho. A velocidade Média é o cálculo entre a distância percorrida por um corpo e o tempo gasto para percorrê-la.
A velocidade média pode ser definida matematicamente pela seguinte fórmula:
Fórmula da velocidade média
Velocidade escalar instantânea
A velocidade escalar instantânea pode ser explicada como a velocidade escalar média em um intervalo de tempo extremamente pequeno, ou seja, a um tempo próximo de zero. Desse modo, a velocidade escalar instantânea pode ser representada pela fórmula a seguir:
Fórmula da velocidade escalar instantânea
Aceleração escalar média
A aceleração escalar média está diretamente ligada à variação da velocidade de um corpo no decorrer do tempo. Assim, podemos definir aceleração de um móvel através da seguinte fórmula:
Fórmula da aceleração
Aceleração escalar instantânea
A aceleração escalar instantânea é a aceleração escalar média para um tempo muito pequeno, próximo de zero.