Cinemática

O que é Cinemática

      Cinemática é a parte da física que estuda os movimento sem se preocupar com as causas. Por exemplo: analisar movimentos de um carro, diremos que ele está se movendo em uma estrada reta, que sua velocidade é de 60 km/h, que em seguida, ela passa para 80 km/h, que ele descreve uma curva etc…, mas não nos preocupamos em explicar as causas se cada um destes fatos. Isso será feito quando passarmos a estudar as leis de Newton.

Partícula

     Dizemos que um corpo é uma partícula quando suas dimensões são muito pequenas e comparação com as dimensões que participam do fenômeno. É muito importante para simplificações de nossos cálculos tratarmos muitos dos corpos com se fossem partículas (salvo se for dito o contrário).

Movimento relativo

     Quando analisamos o movimento de um corpo, necessariamente o observamos tomando um referencial, pois, dependendo deste referencial, um corpo pode estar se deslocando com uma certa velocidade ou estar em repouso.

  Suponha que um avião, voando horizontalmente, solte uma bomba. Se você observar a queda da bomba de dentro do avião, você verá que ela cai ao longo de uma reta vertical. Entretanto, se você estivesse parado cobre a superfície da Terra (em B), observando a queda da bomba, você veria que ela, ao cair, descreve uma trajetória curva,como mostra a animação ao lado, No primeiro caso, dizemos que o movimento da bomba estava sendo observado com o referencia no avião e, no segundo caso, com referencial na Terra. Este exemplo nos mostra que: 

O movimento de um corpo, visto por um observador, depende do referencial no qual o observador está situado.

  

        Quase sempre nossos estudos de movimentos são feitos supondo o referencial da Terra ( o observador parado na superfície da Terra). Toda vez que estivermos usando outro referencial, isto será dito explicitamente.

http://www.if.usp.br/gref/mec/mec2.pdf

        Os eixos matemáticos que formam um sistema cartesiano, definidos no espaço, são exemplos de um sistema de referência quando aplicados a determinada situação prática. A orientação prática. A

orientação dos eixos ajuda a diferenciar o sentido do movimento por meio do sinal positivo ou negativo. Um sistema de referência a partir do qual as medidas são realizadas, em geral chamado de origem.

        Portanto, podemos dizer que um corpo está em movimento quando sua posição varia em relação a determinando referencial e, em repouso. quando sua posição se mantém constante em relação a ele.

Ponto material 

             ponto material é uma abstração feita para representar qualquer objeto que em virtude do fenômeno tem dimensões desprezíveis, ou seja, dimensões tais que não afetam o estudo do fenômeno. Por exemplo, no estudo dos movimentos da Terra, dada a distância que separa este corpo dos demais, suas dimensões são desprezíveis e ela pode ser considerada um ponto material, porém caso algum outro corpo se aproximasse da Terra, seria preciso abandonar esta aproximação e considerar o tamanho da Terra e sua estrutura.

            Serve para definir também um objeto que tenha uma infinidade de pontos que se comportem do mesmo modo: assim um ponto material é nada mais do que a representação de todos os pontos deste objeto. Por exemplo, um bloco deslizando com velocidade uniforme sobre um plano pode ser considerado um ponto material, uma vez que todos os seus pontos deslizam em conjunto. De maneira geral, corpos que sofrem apenas translação podem ser reduzidos a pontos materiais.

            Quando o fenômeno estudado não puder prescindir das dimensões do objeto, este será encarado como um corpo extenso. Corpos que sofrem rotação e possuem momento linear são exemplos de corpos extensos.

Trajetória

             Trajetória é o nome dado ao percurso realizado por um determinado corpo no espaço, com base em um sistema de coordenadas pré-definido.

             A trajetória pode variar para cada observador, visto que para cada referencial o sistema de coordenadas e a velocidade podem ser diferentes. Um exemplo é a queda de um objeto em um trem em movimento com velocidade constante. Para o observador no trem, que soltou o objeto, este cairá em uma linha reta, mas para o observador do lado de fora do trem e parado, ou com velocidade constante em relação ao trem o objeto cairá e continuará se movendo com a velocidade do trem, o que seria visto como uma trajetória parabólica.

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Introdução a Dinâmica

           Há apenas duas maneiras de se reproduzir movimento: por compensação ou por transferência. Tudo o que se move pode se encaixar numa ou noutra categoria.

     

            As coisas que se movem por compensação necessitam de algo que possa ser empurrado ou puxado por elas para produzir seus movimentos. É o que acontece quando nadamos. Ao dar uma braçada, empurrando a água para trás, fazendo com que nosso corpo seja projetado para frente. Um pássaro faz o mesmo com o ar ao bater as suas assas: elas empurram o ar para baixo e pra trás, o permite sustentar o seu vou a diante.

       

             Quando caminhamos sobre a uma superfície, o mesmo processo de compensação acontece, apesar de não ser tão visível quanto a natação e o voo. Dar um passo para frente significa empurrar o chão para trás com o pé, o que faz nosso corpo, devidamente equilibrado, ser projetado para frente.

     

                Não há como um objeto produzir movimento sozinho. O movimento de um objeto sempre depende de algum outro. Isso fica mais evidente nos movimentos por transferência, em que os objetos só se movem se algum outro lhes transferir parte de seu movimento, como as garrafas de um jogo de boliche ao serem atingidas pela bola. Um barco a velas não possui motor, mas se move porque o vento, ao bater de forma direcionada em suas lonas, lhe transfere movimento.

    Tudo aquilo que parece ter a capacidade de se mover sozinho, na verdade, não pode fazê-lo sem que haja o chão, o ar, a água ou qualquer outro objeto para ser empurrado para trás. Podemos constatar a transferência de movimentos em diversas situações de nosso cotidiano, de um inocente jogo de sinuca, passando pelas manobras radicais dos surfistas, aos potentes bate-estacas que firmam os aliceces de enormes estruturas.

      Tudo o que foi dito sobre os movimentos de deslocamentos vale para as rotações, elas igualmente só ocorrem por compensação ou por transferência.

    Se você fizer um liquidificador funcionar sobre uma mesa cheia de óleo, você ira perceber que sua carcaça começará a se mover em sentido oposto ao das hélices. Trata-se se uma forma de compensação dos giros. O mesmo ocorre com uma furadeira.

      Você terá de segurar sua carcaça firmemente com as mãos para que ela não gire em sentido oposto ao da broca. As antigas enceradeiras pregavam peças nas donas de casa quando eram ligadas na tomada com seus interruptores também já ligados. O giro da escova tinha um sentido, enquanto a carcaça girava no sentido oposto.

        Os giros também se transferem, e os profissionais de mecânica conhecem bem isso. Na maior parte das máquinas, ocorre uma transmissão contínua da rotação para outras peças por meio de engrenagens, polias e correias. O motor de um carro, por exemplo, funciona continuamente, necessitando de um mecanismo que possibilite “desconectar” as rodas do movimento do motor quando esse troca de macha. Trata-se de sistema de embreagem, que consiste basicamente de discos; um deles ligados ao motor em movimento e outro ligado ao eixo que transmite o movimento às rodas. Quando esses discos estão unidos, o movimento do motor é transferido para o eixo.

    Quando pisamos no pedal da embreagem, esses discos são separados instantemente, interrompendo a transmissão do movimento enquanto mudamos de macha. Ao soltar o pedal, depois de selecionada uma marcha, os discos voltam a se unir e a transmissão do movimento a ocorrer.

   

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