movimento retilíneo uniforme

Nesse nosso primeiro contato com a física temos que entender que o interesse da física, de modo geral, é medir tudo aquilo que possa ser medido.
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O que pode ser medido é chamado de grandeza (grandezas físicas), como temperatura, pressão, tempo, deslocamento, velocidade e etc1.  Nesse primeiro módulo iremos conhecer três grandezas: posição  (e variação de posição, deslocamento), velocidade e tempo (intervalo de tempo).

Vejamos o desenho a seguir:

No instante inicial o móvel estava na posição S = 1m2 e, após 2s, foi para a posição S = 3m. A partir disso temos:

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O deslocamento (ΔS) do móvel, ou seja, a variação de posição do móvel, nesse caso, foi de 2m. Já o intervalo de tempo (Δt), foi de 2s.

Se a velocidade (v)  for constante durante todo o instante em que o móvel mantiver seu movimento, seremos capazes de prever sua posição em qualquer momento. Como percorreu 2m em 2s, o móvel irá se deslocar a uma taxa de 1m por segundo (1m/s). Veja a tabela a seguir.

1. Temperatura, pressão e tempo são exemplos de grandezas escalares, i.e., são grandezas que necessitam apenas de um número e de uma unidade para serem medidas. Já deslocamento e a velocidade são grandezas vetoriais, ou seja, só tem sentido completo quando o seu módulo (tamanho, intensidade) vem acompanhado de uma direção e sentido. Mais tarde veremos essas definições. Por enquanto, como estamos estudando movimentos unidirecionais, as grandezas escalares e vetoriais tem o mesmo valor.

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2. A grandeza posição geralmente é representada pela letra S (space). Já quando nos referimos à variação de certa grandeza usamos a letra grega delta (Δ). Assim, ΔS simboliza variação de posição; Δt variação de tempo; Δv variação de velocidade e etc.

Esse movimento cuja velocidade é constante a tempo momento é chamado de movimento uniforme.

Observação

Como a velocidade é uma grandeza vetorial, para um movimento ser considerado uniforme sua velocidade tem que ser constante, não somente seu módulo (tamanho, valor numérico), mas também sua direção e sentido. Ou seja, todo movimento uniforme é retilíneo. Se, no exemplo anterior, o móvel retornasse para a esquerda com a mesma taxa de variação de posição, diríamos que sua velocidade agora é de – 1m/s. O sinal de menos indica a mudança no sentido do movimento.

A velocidade é, portanto, a razão entre a variação de posição (ΔS) e o intervalo de tempo (Δt) gasto pelo móvel durante esse deslocamento. Nesse caso:

Observação

A unidade padrão – Sistema Internacional (S.I.) – de velocidade é m/s. Pode nos ser útil, durante a resolução de diversos exercícios, sabermos transformar de km/h para m/s. Acompanhe a sequência a seguir:

Como transformar km/h em m/s?

De modo geral, temos que:

Exemplo:

Retomando a eq. (i) e expandindo-a, teremos que:

Considerando que o tempo inicial t0 seja zero, temos que:

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Podemos perceber que a posição do móvel está em função do tempo, e que essa função é linear (uma reta)

Nesse gráfico, a ordenada representa a posição do móvel, e a abscissa, o tempo.

A posição inicial é 1m, e, a cada segundo, o móvel avança 1m. Podemos dizer que, numericamente, a velocidade é o coeficiente angular da reta (tangente).

Observação

Se a ordenada, ao invés de representar a posição, representar a velocidade, teremos o seguinte gráfico:

A área de todo gráfico v x t é numericamente igual ao deslocamento do móvel. Note que, se considerarmos os dois primeiros segundos, a área vale 2. E o deslocamento do móvel foi exatamente 2m.

Então em um M.U. os gráficos S x t são retas com inclinações positivas ou negativas (dependendo do sentido do móvel) e os gráficos v x t são retas de inclinação nula.

Quando falamos em movimento, ou até mesmo quando medimos a velocidade de um corpo, temos que ter em mente que a resposta pode ser diferente dependendo de quem esteja medindo, ou seja, dependendo do referencial. Para um passageiro dentro de um avião a velocidade com que a poltrona da frente se desloca é zero, por exemplo. Já para um observador no solo que está vendo o avião passar, dirá que a velocidade do avião (e, portanto, tudo que está dentro dele) se move em alta velocidade. Nenhum dos dois está errado. Mas grandezas como posição e velocidade dependem de um referencial.

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