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Explicação do Movimento Uniforme não variado

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Mensagem por delong em 26th Abril 2008, 01:00

Experimento 2 - Movimento Uniforme: Fundamentos Teóricos


Conceito de movimento uniforme
A tartaruga é um bicho estranho. Pode o mundo cair ao seu redor que ela continua se movimentando sem alterar a sua velocidade. Depois que ela sai do repouso e entra em movimento, ela dificilmente varia sua velocidade (fig. 2.1).
Explicação do Movimento Uniforme não variado Estranha
Figura 2.1 - Movimento da tartaruga.
A tartaruga anda em cada segundo a distância de 10 cm, percorrendo distâncias iguais em tempos iguais (fig. 2.1), indicando que a velocidade da tartaruga é constante.
O movimento é uniforme quando a velocidade escalar do móvel é constante em qualquer instante ou intervalo de tempo, significando que, no movimento uniforme o móvel percorre distâncias iguais em tempos iguais.
O movimento é retilíneo uniforme quando o móvel percorre uma trajetória retilínea e apresenta velocidade escalar constante.
O movimento da tartaruga é um exemplo de movimento uniforme.
Como a velocidade escalar é constante em qualquer instante ou intervalo de tempo no movimento uniforme, a velocidade escalar média é igual à instantânea:
V = Vinst = Vmédia = Explicação do Movimento Uniforme não variado DeltaS/Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat(2.1)

Explicação do Movimento Uniforme não variado Eyes3
Exemplo 2.1 - Movimento retilíneo uniforme

Considerando que o PUCK realizou a seguinte trajetória:
Explicação do Movimento Uniforme não variado Trajpuck
Figura 2.2 - Movimento Retilíneo Uniforme do PUCK.
O PUCK percorreu em um intervalo de tempo Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat = 0,1 s a distância S = 3,0 cm (fig. 2.2).
Observe que a trajetória é uma reta e o PUCK percorre distâncias iguais em tempos iguais, o que indica que a velocidade escalar é constante.
Calculando a velocidade no intervalo de tempo considerado, tem-se que:
V = Explicação do Movimento Uniforme não variado DeltaS/Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat = 3,0/0,1 = 30,0 cm/s
Considerando-se quaisquer outros intervalos de tempo ou instantes, a velocidade será sempre de 30,0 cm/s.
Conclui-se que o movimento do PUCK neste exemplo é um movimento retilíneo uniforme.

Explicação do Movimento Uniforme não variado Eyes5
Equação horária do movimento uniforme
A equação horária de um movimento mostra como o espaço varia com o tempo: S = f(t)
No movimento uniforme temos que:
V = Vmédia = Vinst = Explicação do Movimento Uniforme não variado DeltaS/Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat = (S - S0)/(t - t0)(2.1)
De (2.1), obtemos:
S - S0 = V (t - t0)
Para t0 = 0 Explicação do Movimento Uniforme não variado Setin S - S0 = V t
Resolvendo para S:
S = S0 + V t
Equação horária do Movimento Uniforme
(2.2)
onde:
    S: espaço final
    S0: espaço inicial
    t: instante final

No movimento uniforme a equação horária é uma função do 1o grau.
Explicação do Movimento Uniforme não variado Eyes3
Exemplo 2.2 - Equação horária do movimento uniforme
Para estabelecer a equação horária do movimento do exemplo 2.1, basta substituir na equação horária (2.2) o valor da velocidade obtido e o espaço inicial.
Sendo V = 30,0 cm/s e S0 = 0 cm, a equação horária será:

S = 30,0 t

(S em cm e t em s)
Explicação do Movimento Uniforme não variado Eyes5
Gráficos - Movimento Uniforme


Gráfico espaço (S) versus tempo (t) / movimento uniforme
Sendo S = f(t) uma função do 1o grau, o gráfico S versus t é uma reta que pode passar ou não pela origem (fig. 2.3).
Na equação S = S0 + V t,
    S0: coeficiente linear da reta
    V: coeficiente angular da reta ou inclinação da reta

Para obter S0, basta fazer t = 0 na equação horária Explicação do Movimento Uniforme não variado Setin S = S0
Explicação do Movimento Uniforme não variado Figraf3
Figura 2.3 - Gráfico S (espaço) versus t (tempo) - Movimento Uniforme.
A velocidade escalar é obtida a partir do gráfico S versus t, calculando a inclinação da reta:
V = Inclinação da reta = Explicação do Movimento Uniforme não variado DeltaS/ Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat = (S - S0)/(t - t0)(2.3)
Gráfico V versus t / movimento uniforme

Sendo a velocidade constante em qualquer instante e intervalo de tempo, a função V = f(t) é uma função constante e o gráfico V versus t é uma reta paralela ao eixo do tempo.
Explicação do Movimento Uniforme não variado Figraf4
Figura 2.4 - Gráfico V versus t - Movimento Uniforme.

Pode-se calcular a variação de espaço ocorrida em um intervalo de tempo, calculando-se a área abaixo da reta obtida (área hachurada na fig. 4), que é a área de um retângulo.
Explicação do Movimento Uniforme não variado DeltaS = Aretângulo= base * altura = Explicação do Movimento Uniforme não variado Deltat V(2.4)

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