Movimento Circular Uniforme

f

 1

T v

 

s



t

 s para uma circunferência pode ser escrito como

v

  

C s t

 

s

 2 .

 .

r v

 2 .

 

t

.

r

No entanto, se período é o tempo de uma volta temos

v

 2 .

 .

r T

Dividir por T é igual a multiplicar por f

f

 1

T v

 2 .

 .

r

.

f

Para uma volta  = 2   t = T (período)   2 

T

Ou, como f = 1/T   2  .

f

    

t v

 2 .

 .

r T v

 2 .

 .

r T v

 2 .



T

 .

r v

  .

r

Três tipos básicos de acoplamentos

• Por correias ou correntes.

v a = v b ω a R a = ω b R b f a R a = f b R b F a < f b T a > T b

Três tipos básicos de acoplamentos

• • Por catracas Sentidos opostos v a = - v b ω a R a = ω b R b f a R a = f b R b F a < f b T a > T b

Três tipos básicos de acoplamentos

• • Por Eixos Mesmo Sentido v a < v b f a f b R a R b ω a = ω b f a = f b T a = T b

Transmissão de MCU

Polia Correm juntas Mesmo sentido de giro Mesma velocidade linear 2 .

 V A .

R A

.

= V B

f A

 2 .

 .

R B

.

f B R A

.

f A



R B

.

f B

Engrenagens Eixo Correm juntas Sentido oposto de giro Mesma velocidade linear V A = V B 2 .

 .

R A

.

f A

 2 .

 .

R B

.

f B R A

.

f A



R B

.

f B

Giram Juntas Mesmo Sentido de Giro Mesma velocidade angular  A =  B

V A R A



V B R B

02) Na temporada automobilística de Fórmula 1 do ano passado, os motores dos carros de corrida atingiram uma velocidade angular de 18.000 rotações por minuto. Em rad/s, qual é o valor dessa velocidade?

(A) 300 π.

(B) 600 π.

(C) 9.000 π.

(D)18.000 π.

(E) 36.000 π.

04) (Unicamp – modificada) Em 2009 foramcomemorados os 40 anos da primeira missão tripulada à Lua, a Missão Apollo 11, comandada pelo astronauta norte-americano Neil Armstrong. Além de ser considerado um dos feitos mais importantes da história recente, esta viagem trouxe grande desenvolvimento tecnológico.

a) A Lua tem uma face oculta, erroneamente chamada de lado escuro, que nunca é vista da Terra. O período de rotação da Lua em torno de seu eixo é de cerca de 27 dias. Considere que a órbita da Lua em torno da Terra é circular, com raio igual a r = × 3, 8 10 8 m. Lembrando que a Lua sempre apresenta a mesma face para um observador na Terra, calcule a sua velocidade orbital em torno da Terra.

05) (Pucmg 2010) “Nada como um dia após o outro”. Certamente esse dito popular está relacionado de alguma forma com a rotação da Terra em torno de seu próprio eixo, realizando uma rotação completa a cada 24 horas.

Pode-se, então, dizer que cada hora corresponde a uma rotação de: a) 180º b) 360º c) 15º d) 90º

Operação com vetores

1 N {

F F

Método dos Polígonos

R

2

F

1 • • • • • • Direção: vertical Sentido: cima Módulo: FR = F1 + F2 FR = 3 + 2 FR = 5 N

Método dos Polígonos

1 N {

F R F

2

F

1 • • • • • • Direção: vertical Sentido: cima Módulo: FR = F1 + F2 FR = 3 - 2 FR = 1 N

Método dos polígonos

E o módulo?

• • • • • Hip 2 Hip 2 = cat1 = 2 2 2 + 7 2 + cat2 2 Hip 2 = 4 + 49 Hip 2 = 54 Hip = 54  2 .

27  2 .

3 .

3 .

3  3 6 •

Método dos polígonos

E o módulo?

• • • • • Hip 2 Hip 2 = cat1 = 2 2 2 + 6 2 + cat2 2 Hip 2 = 4 + 36 Hip 2 = 40 Hip = 2 .

2 .

5  2 5  •

Método dos polígonos

Exemplo: Um corpo recebe a ação de apenas duas forças: F1 = 10 N e F2 = 10 N. Essas forças são iguais? Justifique.

• Possibilidades:

Exemplo: Uma pessoa anda 120 m para o leste, 80 m para o sul e, em seguida, 60 m para o oeste. Calcule a intensidade do vetor deslocamento sofrido nesse percurso.

Método do Paralelogramo

Quando o ângulo entre os vetores são indispensáveis.

Método do Paralelogramo 1 - Gráfico



Método do Paralelogramo 2 - Equação



V R



A

2 

B

2 

2



A



B



cos



Exemplo 01) Duas forças, F1 e F2 têm intensidade iguais a 10N cada uma. Calcule a intensidade da resultante entre F1 e F2 quando o ângulo  entre elas for: a) 60° a) F R  b) 90° F1²  F2 ²  2.F1.F2.co

s 60  c) 120° F R  100  100  2.10.10.0, 5 F R  100  100  100 F R  300  F R  10 3

N

60 

b) F R  F R  F R  F1² 100   100 F2 100  ²  2.F1.F2.co

 2.10.10.0

100 F R  s 90 200   F R  10 2

N

90 

c) F

R 

F1²



F2 ²



2.F1.F2.co

s 120



F

R 

100 F

R  

100



2.10.10.( 0,5) 100



100 100 F

R 

100



F

R 

10

N

120 

02) Dois vetores deslocamentos possuem intensidades 12 m e 16 m. Quais são as possibilidades de intensidades do vetor soma desses deslocamentos..

Possibilidades:

“Melhor” e “pior” possibilidade S = 16 + 12 S = 28 m S = 16 – 12 S = 4 m

Relembrando a soma vetorial

• Transformar dois vetores (ou mais) em um (resultante).

• Métodos: – 1 – Polígono (emenda) – 2 – Paralelogramo (ângulo)

Casos importantes

120 

Decomposição Vetorial

Transformar um vetor em dois

F y

Componentes de um Vetor

F

• Se juntarmos as componetenes, chegamos ao vetor

F

• Se separarmos o vetor em 2 partes, encontramos uma parte no eixo x e uma parte no eixo y

F x

1 N {

F y F

 1 N

sen

 { 

F x CO



hip CO



sen

 .

hip

Como encontrar os valores das componentes?

F y F

 1 N {

F x

cos

 

CA

 cos  .

hip



CA hip

Como encontrar os valores das componentes?

F y F



Exemplo



CO



F x hip

.

sen

 • • • Dados: F = 100 N sen  = 0,5

F y



F

.

sen



F y

 100 .

0 , 5 •

F

y

= 50 N

F y F



Exemplo



CO



F x hip

.

cos  • • • Dados: F = 80 N cos  = 0,4

F y



F

.

cos 

F y

 80 .

0 , 4 •

F

y

= 32 N

• • • • F x = F . cos  Fx = 10 .  2 2 Fx = 5  2 N • • • • F y = F . sen  Fy = 10 .  2 2 Fy = 5  2 N

• • • • F x = F . cos  Fx = 30 . 1 2 Fx = 15 N • • • • F x = F . sen  Fx = 30 .  3 2 Fx = 15  3 N

Sendo as componentes ortogonais de um vetor velocidade são: v x = 12 m/s e v y = 16 m/s, qual é a intensidade do vetor velocidade?

v 2 = 12 2 + 16 2 v 2 = 144 + 256 v 2 = 400 v = 20 m/s

Geralmente, quando surge?

•

Polígono

Situações comuns: – Vários vetores – Em quadriculado – Formando 90° – Fácil desenho – Alinhados • •

Paralelogramo

Situações comuns:

- Quando é conhecido o ângulo entre DOIS vetores.

Outras Operações com vetores

Multiplicação por escalar e vetor oposto

Multiplicação por escalar

u

 2 .

v w

 

t s

 3 .

v m

  2 .

v

a

Diferença vetorial

a



v



w g

 2 .

t g



v

 2 .

t

d

1

d

2

d

3

Multiplicação por Escalar

d

2  2

d

1

d

3   3

d

1

u

 2 .

v



t



m

01) (UFC-CE) Analisando a disposição dos vetores BA, EA, CB, CD e DE, conforme figura a seguir, assinale a alternativa que contém a relação vetorial correta.

a)CB + CD + DE = BA + EA b)BA + EA + CB = DE + CD c)EA - DE + CB = BA + CD d)EA - CB + DE = BA – CD e)BA - DE - CB = EA + CD

VETOR VELOCIDADE

É o vetor que representa a direção e o sentido do movimento em todos os pontos da trajetória

V V V

Módulo:

V

 

S



t

Direção: tangente a trajetória Sentido: o mesmo do movimento

ACELERAÇÃO VETORIAL

ACELERAÇÃO TANGENCIAL :Responsável pela variação do módulo do vetor velocidade.

Módulo:

a T

 

V



t

Direção: Tangente a trajetória

a T V

Sentido

a T V a T V

Acelerado

a T V a T V V

Retardado

ACELERAÇÃO CENTRÍPETA

vetor velocidade(movimento).

R

a C a C

Módulo

a C



V

2

R

: Direção: Radial

a C

Sentido: Para o centro

Dinâmica numa trajetória curva



a t

 a   F R t  F R 

a

c

c

 F R  F R  m  .

a

V

  F R t  m  .

a t

A força resultante tangencial é responsável pela mudança do módulo do vetor velocidade.

(1)

 F R c  m  .

a c

A força resultante centrípeta é responsável mudança da direção pela e sentido do vetor velocidade.

Imagem: SEE PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.

(06) (Vunesp) Curvas com ligeiras inclinações em circuitos automobilísticos são indicadas para aumentar a segurança do carro a altas velocidades, como, por exemplo, no Talladega Superspeedway, um circuito utilizado para corridas promovidas pela NASCAR (National Association for Stock Car Auto Racing). Considere um carro como sendo um ponto material percorrendo uma pista circular, de centro C, inclinada de um ângulo (alfa) e com raio R, constantes, como mostra a figura, que apresenta a frente do carro em um dos trechos da pista. Se a velocidade do carro tem módulo constante, é correto afirmar que o carro A)não possui aceleração vetorial.

B) possui aceleração com módulo variável, B)direção radial e no sentido para o ponto C.

C) possui aceleração com módulo variável e C)tangente à trajetória circular.

D) possui aceleração com módulo constante, direção radial e no sentido para o ponto C.

E) possui aceleração com módulo constante e tangente à trajetória circular.

07) (Unifesp 2007) A trajetória de uma partícula, representada na figura, é um arco de circunferência de raio r = 2,0 m, percorrido com velocidade de módulo constante, v = 3,0 m/s.O módulo da aceleração vetorial dessa partícula nesse trecho, em m/s 2 , é a) zero.

b) 1,5.

c) 3,0.

d) 4,5.

e) impossível de ser calculado.

08) (UNESP – 07) Uma técnica secular utilizada para aproveitamento da água como fonte de energia consiste em fazer uma roda, conhecida como roda d’água, girar sob ação da água em uma cascata ou em correntezas de pequenos riachos. O trabalho realizado para girar a roda é aproveitado em outras formas de energia. A figura mostra um projeto com o qual uma pessoa poderia, nos dias atuais, aproveitar-se do recurso hídrico de um riacho, utilizando um pequeno gerador e uma roda d’água, para obter energia elétrica destinada à realização de pequenas tarefas em seu sítio. Duas roldanas, uma fixada ao eixo da roda e a outra ao eixo do gerador, são ligadas por uma correia. O raio da roldana do gerador é 2,5 cm e o da roldana da roda d’água é R. Para que o gerador trabalhe com eficiência aceitável, a velocidade angular de sua roldana deve ser 5 rotações por segundo, conforme instruções no manual do usuário. Considerando que a velocidade angular da roda é 1 rotação por segundo, e que não varia ao acionar o gerador, o valor do raio R da roldana da roda d’água deve ser (A) 0,5 cm.

(B) 2,0 cm.

(C) 2,5 cm.

(D) 5,0 cm. (E) 12,5 cm

Extra: Três engrenagens giram vinculadas conforme a figura. A engrenagem A gira no sentido horário com velocidade angular 30 rad/s. As polias C, B e A possuem raios R, 2R e 3R, respectivamente. Determine as velocidades angulares de B e C e seus sentidos de rotação

.

v A = v B ω A .3R = ω B .2R

30.3 = ω B .2



ω B = 45 rad/s (sentido anti-horário) v B = v C



ω A .3R = ω C .R



ω C 30.3 = ω C = 90 rad/s (sentido horário)

Exemplos Enem Quando se dá uma pedalada na bicicleta abaixo (isto é, quando a coroa acionada pelos pedais dá uma volta completa), qual é a distância aproximada percorrida pela bicicleta, sabendo-se que o comprimento de um círculo de raio R é igual a 2.

.

R, onde



= 3?

Enquanto a coroa dianteira dá uma volta, a coroa traseira dá três voltas, pois esta é três vezes menor. Em consequência do acoplamento existente entre a roda e a coroa traseiras, ambas darão o mesmo número de voltas. Sendo assim, temos: para uma volta da coroa dianteira a roda traseira dará três voltas, assim: C = 2 . .R.3, onde R é o raio da roda traseira raio da roda traseira = 40cm raio da coroa traseira = 5cm raio da coroa dianteira = 15cm

C = 2.3.40.3 = 720cm = 7,2m

Exemplo 03

(FUVEST) Uma cinta funciona solidária com dois cilindros de raios R A =10cm e R B =50cm. Supondo que o cilindro maior tenha uma frequência de rotação f B igual a 60rpm: a) Qual a frequência de rotação f A do cilindro menor? b) Qual a velocidade linear da cinta ?

Força

Interação

• • Sempre entre dois corpos Vetorial: – Intensidade – Direção – sentido.

Pergunta

• Corpo pode possuir força?

• Força se aplica ou se recebe.

• Causa deformação ou alteração no estado de movimento de um corpo.

Dinamômetro

• • • Aparelho utilizado para medir força Dina = força Metro = medição

Padrão com o peso de um corpo

• • • • Massa do corpo: 1kg Força que o aparelho marca: 1 kgf Força necessária para equilibrar o peso de um corpo de 1 kg de massa próximo à superfície da Terra.

• • • • • Força que o aparelho marca: 1 kgf Força necessária para equilibrar o peso de um corpo de 1 kg de massa próximo à superfície da Terra.

Outra medida: N 1 kgf = 10 N