F1 Aula 6 Movimentos em 1 dimensão

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Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE Bacharelado em Engenharia Elétrica

Aula 6

Cinemática Movimentos em 1 dimensão

Física Geral e Experimental I

Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti

IPAUSSU-SP 2012

Posição, Deslocamento e Trajetória Posição (x)

Para localizar um corpo (objeto), determinamos a sua posição em relação a um ponto de referência.

X 1 =-2m

É a diferença entre a posição final e a posição inicial do objeto (corpo).

X 2 =+2m O deslocamento  x de X 1 até X 2 é de 4m.

Portanto para calcular o deslocamento subtraímos a posição inicial da posição final do objeto.

Ou seja: 

x

x final

x inicial

Posição, Deslocamento e Trajetória

É o caminho percorrido pelo objeto (corpo).

Trajetória

É a razão entre o deslocamento do objeto (corpo) e o intervalo de tempo para ocorrer tal deslocamento.

V M

 

x

t

Unidad es : m/s (SI) ou Km/h

Para converter uma velocidade de m/s para Km/h , multiplicamos por 3,6 Para converter uma velocidade de Km/h para m/s , dividimos por 3,6 Ex: 10m/s = 36Km/h 20m/s = 72Km/h 30m/s = 108Km/h 40m/s = 144Km/h

1. Um carro viaja 120Km entre duas cidades, levando 1 hora e 30 minutos para percorrer o trajeto. Qual a sua velocidade média?

Dados

: 

x

 120

Km

t

 1

h

30 min

V M

 

x

t

 120  1 , 5

h

1 ,

Km

5

h

 80

Km

/

h

1. Um carro viaja em uma estrada por 40Km a 30Km/h. Em seguida, continuando no mesmo sentido, percorre mais 40Km a 60Km/h.

Qual a sua velocidade média do carro no percurso?

x

1

V M

 40

Km

 

x

t

30

km

/

h

 40

Km

t

1 

t

1 

t

1  40

Km

30

Km

/  1 , 333 ...

h h

x

2

V M

  40

Km

x

t

60

km

/

h

 40

Km

t

2 

t

2 

t

2  40

Km

60

Km

/

h

 0 , 666 ...

h

t viagem

t viagem

t viagem

 

t

1  

t

2  1 , 333 ...

 0 , 666 ...

 2

h V V M M

 

x viagem

t viagem

 40

Km

/

h

 80

Km

2

h

É a obtido através da V M , reduzindo o  t, tendendo a zero. É a taxa de variação da posição em função do tempo.

v

lim

t

 0

Δx Δt

dx dt

Unidades : m/s (SI) ou Km/h

dx dt

Lê-se: derivada da posição x em relação ao tempo t

É todo movimento em linha reta dentro de um referencial inercial, cuja velocidade permanece constante.

A função horária dos espaços do MRU é:

X

X o

v

.

t V M

 

x

t

Onde: X = Posição do móvel X o = Posição inicial do móvel (de onde parte na trajetória) v=velocidade do móvel t=instante relativo à posição do móvel Simulador MRU

1. Um carro sai de Bauru para Santa Cruz do Rio Pardo, com velocidade 72Km/h ao mesmo tempo que um outro carro sai de Santa Cruz do Rio Pardo para Bauru, com velocidade 108Km/h. Sabendo que a distância entre as cidades é de 100Km, calcule a posição de encontro dos carros e o tempo que demorará para isto ocorrer.

x A x A

 

x oA

100  

v A

.

t

72 .

t x x B B

 

x oB

0 

v B

.

t

 108 .

t

x encontro =?

Encontro dos carros :

x B

 108 .

t x A

 100  72 .

t

108 .

t

 72 .

t

 100 180 .

t

 100

t t

 100 180  0 , 555 ...

h

 33 min 20

s

Substituin do t em uma das funções

x B

108 .

t

:

x B

108 .

0 , 555

x B

60

Km

Representa a taxa de variação da velocidade.

a

Δv Δt

Unidade m/s

2

(SI)

Se a aceleração é

positiva

, a velocidade está

aumentando

.

Se a aceleração é

negativa

, a velocidade está

diminuindo

.

É todo movimento dentro de um referencial inercial, cuja velocidade varia uniformemente.

As funções horárias dos espaços e da velocidade do MUV são: Onde:

X V V

2  

v X o o

 

V o

2 

a

 X = Posição do móvel .

v o t

.

t

 2 .

a

.

x

1 2 .

a

.

t

2

Para queda livre na Terra: a = g = 9,8m/s 2

X o = Posição inicial do móvel (de onde parte na trajetória) v o =velocidade inicial do móvel a=aceleração do móvel Simulador MUV t=instante relativo à posição e à velocidade do móvel

Exemplos

1. Um carro em repouso, sai de um semáforo com aceleração de 1m/s 2 Calcule a velocidade do carro após 12s e calcule a posição em que ele se encontrará em relação ao semáforo.

V V V

V o

 0 

a

.

t

 1 .

12  12

m

/

s

 12 .

3 , 6  43 , 2

Km

/

h x

x o

v o

.

t

 1 2 .

a

.

t

2

x

 0  0 .

t

 1 2 .

1 .

12 2

x

 72

m

Problemas propostos

1. Qual a posição final de um corredor, cujo gráfico velocidade x tempo é dado pela figura abaixo, 16 segundos após ter começado a correr?

2. A cabeça de uma réptil pode acelerar 50 m/s

2 no instante do ataque.

Se um carro, partindo do repouso, também pudesse imprimir essa aceleração, em quanto tempo atingiria a velocidade de 100 km/h ? 3. Um jumbo precisa atingir uma velocidade de 360 km/h para decolar. Supondo que a aceleração da aeronave seja constante e que a pista seja de 1,8 km, qual o valor mínimo desta aceleração?

Problemas propostos

4. Um carro a 97 km/h é freado e para em 43m .

a) Qual o módulo da aceleração (na verdade, da desaceleração) em unidades SI ? Suponha que a aceleração é constante.

b) Qual é o tempo de frenagem? Se o seu tempo de reação, para frear é de 400ms, a quantos "tempos de reação" corresponde o tempo de frenagem?

5) Em uma estrada seca, um carro com pneus em bom estado é capaz de frear com uma desaceleração de 4,92 m/s 2 (suponha constante).

a) Viajando inicialmente a 24,6m/s, em quanto tempo esse carro conseguirá parar?

b) Que distância percorre nesse tempo?

c) Faça os gráficos x versus t e v versus t para a desaceleração.

6) Um objeto é largado de uma ponte 45 m acima da água. O objeto cai dentro de um barco que se desloca com velocidade constante e estava a 12 m do ponto de impacto no instante em que o objeto foi solto. Qual a velocidade do barco?