1 Graficamente temos Equação da Recta Velocidade constanteEspaço variável 1 Movimento...
Transcript of 1 Graficamente temos Equação da Recta Velocidade constanteEspaço variável 1 Movimento...
1
x
tt
v
Graficamente temos
Equação da Recta
tvxx 0
Velocidade constante
cv
constante cv
Espaço variável
00
1
0x
Movimento rectilíneo uniforme MRU
22
Aceleração média
Quando a velocidade da partícula se altera,
diz-se que a partícula está acelerada
t
va x
m
A aceleração média é a variação da velocidade num intervalo de tempo t
if
if
tt
vva
mou
xv
t
va x
ou a notação
33
Exemplo 8. Considere o movimento do carro da Figura 2. Para os dados apresentados na Figura 2, calcule a aceleração média do carro.
Figura 2
if
if
tt
vvam
2m/s 5.70s 0.2
m/s 30m/s 15
A velocidade escalar diminui com o tempo
a
av
O carro está desacelerando
44
Aceleração instantânea
Em algumas situações a aceleração média pode variar em intervalos de tempo diferentes
portanto é útil definir a aceleração instantânea
xeaa
Aceleração na direcção xx
xe
2
2
dt
xd
dt
dx
dt
d
dt
dva
dt
dv
t
va
t
0
lim
55
Movimento rectilíneo uniformemente variado
Um movimento é uniformemente variado quando a aceleração é constante
no instante t = 0
se a velocidade da partícula aumenta com o tempo o movimento é uniformemente acelerado
se a velocidade da partícula diminui com o tempo o movimento é uniformemente retardado
Substituindo obtemos
Integrando fica
é a velocidade da partícula
é a aceleração da partícula
é constante
atvv 0
200 2
1attvxx
0v
dt
dxv atv
dt
dx 0
66
Exemplo 9. Um avião parte do repouso e acelera em linha recta no chão antes de levantar voo. Percorre 600 m em 12 s. a) Qual é a aceleração do avião? b) Qual é a velocidade do avião ao fim de 12 s?
a) Qual é a aceleração do avião?
200 2
1attvxx 0 0 x 0 0 v (parte do repouso)
2
2
1atx
Substituindo os valores na equação0 0 x 0 0 v
2
222m/s 3.8
s 144
m 1200
s 12
m 60022
t
xa
b) Qual é a velocidade do avião ao fim de 12 s?
atvv 00 0 v (parte do repouso)
m/s 100s 12m/s 3.8 2 atv
777
v
0 t t
a
Graficamente temos
Equação da recta
tavv 0
Aceleração constante
a
constante a
Velocidade variável
0v
0 t
x
Espaço variável
0
0x
200 2
1attvxx
Parábola
Movimento rectilíneo uniformemente variado MRUV
88
Galileo, o primeiro físico moderno, estudou a queda dos corpos
Refutou as hipóteses de Aristóteles
Corpos em queda livre
9
Exemplos de corpos em queda livre
Através de experiências, Galileu mostrou que os corpos caem com a mesma velocidade, independentemente de sua massa
1010
Mas... devemos notar que em geral, há outras forças actuando no corpo considerado, o que pode frustrar uma experiência se não formos suficientemente cuidadosos
a resistência
do ar!!
Corpos em queda livre
Força de atrito do ar!!!!
11
Para estudar um corpo em queda livre, consideramos que :
• a aceleração g é constante durante o intervalo do movimento e direccionada para baixo
• o efeito da resistência do ar é desprezável
Corpos em queda livre
g
2m/s 8.9g
Valor da aceleração da gravidade perto da superfície da Terra
O vector aponta para baixo em direcção ao centro da Terra
g
Vector aceleração da gravidade
g
1212
Corpos em queda livre
g
As equações obtidas para partículas em movimento com aceleração constante (MRUV) são aplicáveis ao corpo em queda livre. Assim
yegg
ye
y
200 2
1gttvyy
gtvv 0 0 atvv
2
1 200 attvxx
g
0v
13
Exemplo 10. Uma pedra é arremessada verticalmente para cima no ponto A do terraço de um edifício com uma velocidade inicial de 20.0 m/s. O prédio tem 50.0 m de altura. Determine: a) o tempo no qual a pedra atinge a sua altura máxima, b) a altura máxima acima do terraço e c) o tempo no qual a pedra retorna ao nível do arremessador.
a) o tempo no qual a pedra atinge a sua altura máxima gtvv 0
Quando a pedra atinge a altura máxima ela pára e então v=0 no ponto máximo
Substituindo o valor de v na equação fica
gtv 00 gtv 0 s 04.2
m/s 9.8
m/s 0.202
0 g
vt
b) a altura máxima acima do terraço
200 2
1gttvyy 00 y s 042. t
Substituindo na equação fica
m 4.20s) 04.2)(m/s 8.9(2
1s) m/s)(2.04 20( 22 y
c) o tempo no qual a pedra retorna ao nível do arremessador
200 2
1gttvyy
00 y 0y
s 08.4
0 )
2
1(
2
10 0
20 t
ttgtvgttv
y
14
A trajectória é o lugar geométrico dos pontos do espaço ocupados pelo corpo (planeta, cometa, foguete, carro, etc.) que se movimenta
14
Movimento em duas dimensões
Agora estudaremos o movimento de uma partícula no plano xy
Anteriormente estudamos uma partícula que se desloca em linha recta
A posição da partícula P na trajectória é descrita
pelo vector posição
x
y
r
xeye
yx eyexr
Trajectória s
P r
Qualquer ponto da trajectória pode ser descrito pelo vector posição. É definido em termos de coordenadas cartesianas por
x
y
15
x
y
xeye
1r
2r
Vector posição da partícula
3r
16
B
16
Vector deslocamento r
Quando uma partícula se desloca do ponto A para o ponto B no intervalo de tempo
if ttt
o vector posição passa de para ir
fr
if rrr
A partícula se deslocou de
x
y
ir
ye
fr r
xe
A
1717
Velocidade média
Velocidade instantânea
yxte
dt
dye
dt
dx
dt
rd
t
rv
0
limyyxx evevv
ymyxmxm evevv
yxm e
t
yet
x
t
rv
ou
ou
é a velocidade escalarvv
1818
Aceleração instantânea
Aceleração média
ymyxmxm eaeaa
yyxx eaeaa
y
y
xx
m et
ve
t
v
t
mva
ouyx ee
va
dt
dv
dt
dv
dt
d yx
ou
ou
2
2
dt
d
dt
d rva
a aceleração resulta de qualquer variação do vector velocidade
v
quer seja do módulo, da direcção ou do sentido de
1919
MOVIMENTO DE UM PROJÉCTIL
A bola faz uma trajectória curva
Para analisar este movimento consideraremos que
• a aceleração g é constante durante o intervalo do movimento e direccionada para baixo
• o efeito da resistência do ar é desprezável
Com estas suposições a trajectória do projéctil é sempre uma parábola
2020
Fotografia estroboscópica de bolas de ping-pong
A Figura mostra que a trajectória da bola é uma parábola
A fotografia estroboscópica regista a trajectória de objectos em movimento