04/08/2022 Física

Cinemática: entenda tudo sobre o tema

Escrito por Hexag Educação @hexagmedicina
Cinemática: entenda tudo sobre o tema

A cinemática é uma área de grande relevância dentro da Física e tem como foco o estudo do movimento dos corpos. No artigo a seguir iremos apresentar tudo o que você precisa saber a respeito desse tema para conquistar bons resultados nas provas do Enem e vestibulares. Vamos começar?

O que é cinemática?

A cinemática é a área que estuda o movimento dos corpos e que indica o deslocamento, velocidade e aceleração em cada instante. Contudo, esse ramo da Física desconsidera a massa dos corpos e as forças aplicadas sobre eles. 

Tomando a cinemática como base é possível calcular a velocidade de um carro em uma pista de corrida, por exemplo. Também é possível descobrir quanto tempo falta para que seu avião chegue ao destino. Essa área é dividida em duas frentes: cinemática escalar e cinemática vetorial. 

O que é cinemática escalar?

Normalmente, a cinemática escalar é a primeira a ser estudada pelo fato de focar em movimentos que acontecem sem que seja necessário determinar a direção e o sentido. Dessa forma, os cálculos são mais simples. 

O que é cinemática vetorial?

A cinemática vetorial, por sua vez, considera a direção e o sentido do movimento. Logo, é necessário usar vetores, que são responsáveis pela orientação dos movimentos.

Em linhas gerais, os conceitos aprendidos na cinemática vetorial são os mesmos da cinemática escalar, porém, os cálculos possuem algumas variações, uma vez que incluem o deslocamento vetorial.

A cinemática e a dinâmica

Tanto a cinemática quanto a dinâmica são áreas que estudam o comportamento dos corpos em movimento. A diferença entre as duas é somente a dinâmica, que considera a massa dos objetos e as forças atuantes sobre eles.

Dessa forma, em exercícios de cinemática é mais comum se deparar com conceitos de velocidade, aceleração e deslocamento. Nos exercícios de dinâmica, por sua vez, os conceitos mais comumente vistos são massa, força e aceleração. 

O espaço

Imagine um carro que está em movimento, você conhece a sua trajetória e a posição inicial está devidamente indicada, sendo definida como “O”. Nesse exemplo, o carro se deslocou do ponto “O” para o ponto “B”. Chamamos de “espaço (S)” a trajetória percorrida entre o ponto de partida e o ponto em que o carro está. 

É importante definir que o ponto “0” é chamado de origem dos espaços e que o “espaço S” é igual a zero. Os outros pontos da trajetória terão espaços positivos ou negativos, isso dependerá da orientação adotada.

Essa orientação adotada para o percurso recebe o nome de “sentido de trajetória”. A unidade de medida do espaço é o metro (m), de acordo com as recomendações do Sistema Internacional de Unidades (SI). 

O deslocamento

Retomaremos o exemplo do carro que citamos acima. O veículo parte do ponto “S” (a posição inicial ou de origem) e, após determinado período, chega ao ponto “S0” (a posição final). Dessa forma, a variação do espaço – ou deslocamento escalar (ΔS) – nesse intervalo de tempo, é dado da seguinte forma: 

ΔS = S – S0

Quando o veículo se mover no sentido da trajetória teremos deslocamento escalar maior do que zero, uma vez que a posição final será maior do que a posição inicial. No entanto, quando o carro trafega no sentido oposto ao da trajetória, então temos deslocamento escalar menor do que zero,pois a posição final é inferior à inicial. 

A velocidade e a aceleração

Velocidade escalar média

Trata-se da indicação da variação média do deslocamento em um determinado intervalo de tempo (Δt). Imagine um cavalo que começou a correr em “t1” e parou em “t2”. A velocidade escalar média do animal poderá ser obtida dividindo o seu deslocamento pelo intervalo de tempo (t2 – t1). Logo, teremos:

vm = ΔS/Δt

Unidades de medida:

vm: metro por segundo (m/s);

ΔS: metro (m);

Δt: segundo (s).

Aceleração escalar média

O indicador se relaciona à variação média da velocidade em um período de tempo. Por exemplo, imagine um carro que apresenta aceleração escalar média de 2 m/s2. Isso significa que a cada segundo a sua velocidade aumenta em 2 m/s.

O cálculo da aceleração escalar média deve ser feito a partir da fórmula abaixo: 

am = Δv/Δt

Unidades de medida:

am: metro por segundo ao quadrado (m/s²);

Δv: metro por segundo (m/s);

Δt: segundo (s).

Movimento Uniforme

Recebe o nome de Movimento Uniforme (MU) aquele que possui velocidade escalar (v) constante e diferente de zero. Dessa forma, não existe aceleração. A equação horária do espaço é uma das fórmulas mais utilizadas para MU, assim como as outras já citadas. 

S = S0 + v . t

Unidades de medida:

S e S0: metro (m);

v: metro por segundo (m/s);

t: segundo (s).

Movimento Uniformemente Variado

O Movimento Uniformemente Variado (MUV) se caracteriza por ter aceleração constante e diferente de zero. Nesse caso, a aceleração existente faz com que as variações de velocidade escalar (Δv) sejam iguais em intervalos de tempo (Δt) iguais. A fórmula da função horária da velocidade fica da seguinte maneira: 

v = v0 + a . t

Unidades de medida:

v e v0: metro por segundo (m/s);

a: metro por segundo ao quadrado (m/s²);

t: segundo (s).

Para o cálculo do deslocamento, se deve utilizar a função horária do espaço: 

S = S0 + v0 . t + (a . t²)/2

Unidades de medida:

S e S0: metro (m);

v0: metro por segundo (m/s);

t: segundo (s);

a: metro por segundo ao quadrado (m/s²).

Equação de Torricelli

Ainda referente ao MUV, quando não há a indicação do tempo (t) é possível descobrir a velocidade inicial (v0), velocidade final (v), deslocamento (ΔS) ou a aceleração (a) através da fórmula de Torricelli:

v² = v0² + 2 . a . ΔS

Unidades de medida:

v e v0: metro por segundo (m/s);

a: metro por segundo ao quadrado (m/s²);

ΔS: metro (m).

Agora você já conhece os principais conceitos da cinemática. Para conferir mais conteúdos como este e dicas para o Enem e o vestibular, acesse outros posts do blog do Hexag Medicina!

Retornar ao Blog