Introdução ao Estudo dos Movimentos 

Bases da Cinemática Escalar

A Cinemática Escalar é a parte da Física que estuda o movimento dos corpos sem investigar suas causas. Ela descreve como a posição de um corpo varia ao longo do tempo, utilizando grandezas como espaço, velocidade e aceleração. Sempre que observamos um carro se deslocando, uma bola sendo lançada ou uma pessoa caminhando, estamos diante de situações que podem ser analisadas por meio da Cinemática.

Referencial

Para estudar o movimento, é necessário escolher um referencial, que é o ponto ou sistema em relação ao qual a posição será medida. O movimento é sempre relativo. Uma pessoa sentada dentro de um ônibus em movimento está em repouso em relação ao ônibus, mas está em movimento em relação a alguém parado na calçada. Isso mostra que não existe movimento absoluto, tudo depende do referencial adotado.

Tempo

O tempo é a grandeza que permite acompanhar a evolução do movimento. Ele é geralmente representado pela letra t e medido em segundos no Sistema Internacional. Em Cinemática, o tempo funciona como a variável que relaciona posição, velocidade e aceleração. Por exemplo, ao dizer que um carro levou 2 horas para percorrer certa distância, estamos relacionando deslocamento e tempo.

Movimento e repouso

Um corpo está em movimento quando sua posição varia com o tempo em relação a um referencial. Se sua posição permanece constante ao longo do tempo, ele está em repouso. Matematicamente, se o espaço s não muda com o passar do tempo, não há movimento. Se s varia à medida que t aumenta, há movimento.

Trajetória

Trajetória é o caminho descrito por um corpo ao se mover. Pode ser retilínea, como a de um carro em uma estrada reta, ou curvilínea, como a de uma bola lançada em arco. Na Cinemática Escalar, analisamos apenas a variação do espaço ao longo da trajetória, sem considerar direções vetoriais detalhadas.

Espaço

O espaço é a posição do corpo ao longo da trajetória e geralmente é representado pela letra s. Escolhe-se um ponto como origem, onde s é igual a zero. A partir daí, as posições podem ser positivas ou negativas, dependendo do sentido adotado. Por exemplo, em uma rodovia com marcos quilométricos, cada placa indica a posição do veículo em relação a uma origem escolhida.

Variação de espaço e distância percorrida

A variação de espaço, também chamada de deslocamento escalar, é dada pela diferença entre a posição final e a posição inicial. A equação é

delta s igual a s final menos s inicial

ou

Δcap delta

Δ s = s - s0

Essa variação pode ser positiva ou negativa, dependendo do sentido do movimento.

Já a distância percorrida é o comprimento total do caminho realizado, independentemente do sentido. Se uma pessoa caminha 100 metros para frente e depois 40 metros para trás, a distância percorrida é 140 metros, mas a variação de espaço é 60 metros.

Função horária do espaço

A função horária do espaço é a equação que relaciona a posição com o tempo. No movimento uniforme, essa função é

s = s0 + v t

Nessa equação, s é a posição no instante t, s0 é a posição inicial e v é a velocidade constante.

Isso significa que a posição varia linearmente com o tempo. Por exemplo, se um carro parte do quilômetro 10 com velocidade constante de 20 metros por segundo, após 5 segundos sua posição será

s = 10 + 20 vezes 5

s = 110 metros

Essa equação permite prever a posição futura do corpo.

Velocidade escalar média

A velocidade escalar média é definida como a razão entre a variação de espaço e o intervalo de tempo. A equação é

v média = delta s dividido por delta t

ou

v m = Δ s /  Δ t

Ela indica o quanto a posição mudou por unidade de tempo. Se um carro percorre 200 metros em 10 segundos, sua velocidade média é

v m = 200 dividido por 10

v m = 20 metros por segundo

Velocidade escalar instantânea

A velocidade instantânea é a velocidade em um determinado instante. No movimento uniforme, a velocidade instantânea é igual à velocidade média, pois não varia. Em movimentos onde a velocidade muda, como ao acelerar um carro, a velocidade instantânea corresponde ao valor indicado no velocímetro naquele momento.

Aceleração escalar média e instantânea

A aceleração escalar média mede a variação da velocidade em determinado intervalo de tempo. Sua equação é

a média =Δv/ Δ t

Se um carro aumenta sua velocidade de 10 metros por segundo para 30 metros por segundo em 5 segundos, a aceleração média é

a m = 30 menos 10 dividido por 5

a m = 20 dividido por 5

a m = 4 metros por segundo ao quadrado

A aceleração instantânea é o valor da aceleração em um instante específico. Quando a aceleração é constante, a aceleração média e a instantânea têm o mesmo valor.

Movimento acelerado, movimento retardado e movimento uniforme

No movimento uniforme, a velocidade é constante e a aceleração é nula. A função horária do espaço é s = s0 + v t.

No movimento uniformemente variado, a aceleração é constante. A função horária da velocidade é

v = v0 + a t

Isso mostra que a velocidade varia linearmente com o tempo.

A função horária do espaço nesse tipo de movimento é

s = s0 + v0 t + a t ao quadrado dividido por 2

Essa equação permite calcular a posição em qualquer instante quando há aceleração constante.

O movimento é acelerado quando o módulo da velocidade aumenta com o tempo, ou seja, velocidade e aceleração têm o mesmo sinal. O movimento é retardado quando o módulo da velocidade diminui, ou seja, velocidade e aceleração têm sinais opostos.

A Cinemática Escalar fornece as bases para compreender situações como frenagens, arrancadas, quedas de objetos e deslocamentos em geral. Ela é essencial para interpretar fenômenos do cotidiano e serve como fundamento para o estudo mais aprofundado da Dinâmica, onde serão analisadas as causas do movimento.