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Índice
- CURSO DE FÍSICA Módulo
- CINEMÁTICA ESCALAR.................................................................................................................. - Exercícios de classe..................................................................................................................... - Velocidade Escalar...................................................................................................................... - Exercícios de classe..................................................................................................................... - Atividades para casa....................................................................................................................
- MOVIMENTO UNIFORME............................................................................................................... - Função Horária............................................................................................................................ - Atividades para casa..................................................................................................................
- GRÁFICOS DO MOVIMENTO UNIFORME.................................................................................. - Gráfico Velocidade x Tempo.................................................................................................... - Exercício de Classe................................................................................................................... - Gráfico Espaço x Tempo........................................................................................................... - Atividades para casa..................................................................................................................
- Data: Fevereiro / Elaborado por : Wagner Cardoso - Versão 1.
FÍSICA: CINEMÁTICA ESCALAR Módulo 1
CINEMÁTICA ESCALAR
A Física objetiva o estudo dos fenômenos físicos por meio de observação, medição e experimentação, permite aos cientistas identificar os princípios e leis que regem estes fenômenos e fazer as generalizações que são a base para invenções capazes de mudar o percurso da história da humanidade. A física pode ser dividida, para fins didáticos, em 5 tópicos: Mecânica, Termologia, Óptica, Ondulatória e Eletromagnetismo. Neste ano estudaremos a Mecânica, que divide-se em dois tópicos: Cinemática – Estudo dos movimentos; exploração de conceitos básicos como posição, velocidade e aceleração. Dinâmica – Análise do conceito de força e sua relação com o movimento; estudo de algumas forças peculiares, até chegar ao conceito de trabalho e energia. Ponto Material – No enunciado de temas e questões de física é comum a expressão ponto material: “... o ponto material se desloca com v = 2 m/s...”. Qual o significado dessa expressão? Qual a sua utilidade? A idéia física de ponto material é a de um corpo cujas dimensões possam ser desprezadas em relação a outras dimensões envolvidas no fenômeno que se esteja examinando. Referencial – É o lugar onde está localizado de fato um observador em relação ao qual um dado fenômeno (como um corpo em movimento) está sendo analisado. Por exemplo, quando o movimento é analisado a partir de um referencial preso à Terra, imaginemos um observador ligado à ela e nos transmitindo as imagens do fenômeno como ele o vê. Movimento e repouso – Um corpo está em movimento em relação a um dado referencial quando as sucessivas posições ocupadas pelo corpo, em relação a esse referencial, se modificam no decorrer do tempo. Caso contrário, dizemos que o corpo está em repouso em relação a esse mesmo referencial. Trajetória – Corresponde a linha geométrica descrita por um ponto material ao se deslocar em relação a um dado referencial. A forma assumida pela trajetória depende do referencial adotado. Espaço – representado pela letra s , é a medida algébrica, ao longo de uma determinada trajetória, da distância do ponto onde se encontra o móvel ao ponto de referência adotado como origem.
Deslocamento Escalar – É a variação do espaço, representamos por s , dado pela
diferença entre o espaço final e o espaço inicial. “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: CINEMÁTICA ESCALAR Módulo 1
Velocidade Escalar
Imaginemos uma formiga em movimento e um homem andando sem correr. qual deles é o mais rápido? Certamente o homem é o mais rápido, pois, num mesmo intervalo de tempo, o homem percorrerá uma distância muito maior do que a percorrida pela formiga. Em vez de dizer que o homem é o mais rápido, podemos dizer que a velocidade do homem é maior do que a velocidade da formiga.
A velocidade escalar média é a relação entre o deslocamento escalar s e o correspondente
intervalo de tempo t
V m =
s
t
No Sistema Internacional (SI), a unidade de velocidade é metro por segundo (m/s). É também muito comum o emprego da unidade quilômetro por hora (km/h). Pode-se demonstrar que 1 m/s é equivalente a 3,6 km/h. Assim temos: Movimento Progressivo – Acontece quando a velocidade escalar é positiva, significa que o móvel se desloca a favor da orientação da trajetória. Movimento Retrógrado – Acontece quando a velocidade escalar é negativa, significa que o móvel se desloca contra a orientação da trajetória. “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: CINEMÁTICA ESCALAR Módulo 1
Exercícios de classe
- Um automóvel passou pelo km 24 de uma rodovia às 12 h. Em seguida, passou pelo km 208 da mesma rodovia, às 14 h. Qual foi a velocidade média do automóvel entre os dois pontos, em km/h e em m/s?
- Transforme: a) 36 km/h em m/s b) 54 km /h em m/s c) 30 m/s em km/h d) 10 m/s em km/h e) 20 m/s em km/h
- As cidades de Vitória, no Espírito Santo, e Salvador, na Bahia, estão separadas por 1200 km, aproximadamente. Um automóvel sai de Vitória às 6 h, com destino a Salvador. Durante o trajeto o motorista para por 1 h, para reabastecimento e lanche. Às 21 h ele chega a Salvador, tendo gasto na viagem 104 litros de combustível. Determine: a) Qual foi a velocidade média de toda a viagem? b) Qual foi o consumo médio do combustível, em km/L?
- Um atleta percorre 100 m em 10 s. Qual é a sua velocidade escalar média?
- Uma pessoa percorre a pé 600 m em 10 min. Qual é a velocidade média dessa pessoa em m/s? E em km/h?
- Um automóvel passa pelo km 60 de uma rodovia às 10 h e pelo km 180 às 12 h. A velocidade escalar média do automóvel entre esses dois pontos foi de: a) 120 km/h b) 90 km/h c) 60 km/h d) 30 km/h e) 13 km/h
- Um ônibus parte às 8 h de uma cidade localizada no km 100 de uma rodovia e às 12 h pera em um posto localizado no km 400 dessa mesma rodovia para almoço. A velocidade média do ônibus nesse trajeto foi de: a) 60 km/h b) 75 km/h c) 80 km/h d) 90 km/h e) 100 km/h “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: CINEMÁTICA ESCALAR Módulo 1
- Os astrônomos costumam usar uma unidade de comprimento denominada ano-luz que é definida como a distância percorrida pela luz, no vácuo, em 1 ano. Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é aproximadamente igual a 3 · 10^8 m/s, o valor aproximado de 1 ano-luz é: a) 7,2 · 10^12 m b) 3,6 · 10^12 m c) 3,6 · 10^15 m d) 9,5 · 10^15 m e) 9,5 · 10^12 m
- Os marinheiros costumam usar uma unidade de velocidade denominada nó. Por definição, 1 nó é igual a 1 milha marítima por hora. Sabendo que 1 milha marítima é igual a 1852 metros, calcule o valor aproximado, em km/h, da velocidade de um navio que se move com velocidade de 20 nós.
- (Cefet-RS) A velocidade máxima na BR-471, que corta a reserva do Taim, no Rio Grande do Sul, é de 60 km/h. Essa velocidade corresponde a: a) 10 m/s b) 16,7 m/s c) 33,3 m/s d) 216 m/s
- (Mackenzie-SP) A distância média da Terra à Lua é de 390.000 km. Sendo a velocidade da luz no vácuo igual a 300.000 km/s, o tempo médio gasto por ela para percorrer essa distância é de: a) 0,77 s b) 1,3 s c) 13 s d) 77 s e) 1300 s
- (Uniube-MG) Um ônibus gastou 6 h para ir da Ponte do Rio Grande até são Paulo que distam aproximadamente 420 km. Percorreu, nas primeiras 3 h, 220 km e, nas 3 h seguintes, os 200 km restantes. É correto afirmar que a velocidade média do ônibus foi de: a) 75 km/h b) 65 km/h c) 70 km/h d) 80 km/h “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: CINEMÁTICA ESCALAR Módulo 1
- (Uece) Uma substância injetada na veia, na região dorsal da mão de um paciente, percorre 70 cm até o coração a uma velocidade média de 20 cm/s. Daí percorre 30 cm com uma velocidade média de 30 cm/s até alcançar o cérebro. A velocidade escalar média da substância, desde o instante em que foi injetada até alcançar o cérebro, é: a) 20 cm/s b) 22,2 cm/s c) 24,4 cm/s d) 25 cm/s
- (Uni for-CE) Um automóvel mantém, numa estrada retilínea, uma velocidade constante de 90 km/h. No intervalo de tempo de 12 minutos e 24 segundos, a distância percorrida pelo automóvel é de: a) 32,4 km b) 18,6 km c) 324 km d) 186 km e) 30 m “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: MOVIMENTO UNIFORME Módulo 1
Atividades para casa
- Se uma pessoa anda 2 km em 30 min, a sua velocidade, admitida constante, é de: a) 1 km/h b) 2 km/h c) 3 km/h d) 4 km/h e) 5 km/h
- A velocidade do som no ar é praticamente constante e igual a 340 m/s. Quanto tempo demora para uma pessoa ouvir uma explosão que aconteceu a 1700 m de distância?
- O Sol encontra-se a 150 milhões de quilômetros da Terra. Então, um raio de luz, viajando com velocidade constante de 300 mil quilômetros por segundo, demora para vir do Sol à Terra: a) 2 s b) 50 s c) 200 s d) 500 s e) 2000 s
- A função horária dos espaços de um móvel é s = 5 + 3t. Considere s em metros e t em segundos. Determine: a) o espaço inicial e a velocidade do móvel. b) o espaço do móvel no instante t = 10 s.
- Um móvel se desloca obedecendo à seguinte função horária: s = -50 + 20t. a) Qual é o espaço inicial e a velocidade do móvel? b) Em que instante o móvel passa pela origem dos espaços? c) Qual é o espaço e a velocidade do móvel no instante t = 10 s?
- Em uma trajetória orientada, o espaço inicial de um móvel é de -40 m. Se a velocidade do móvel é constante e igual a 10 m/s, determine o espaço no instante t = 5 s.
- Um carro passa pela cidade A às 10 h com velocidade constante de 80 km/h, conforme mostra a figura abaixo: É correto afirmar que o carro passará pela cidade B às: a) 11 h b) 12 h c) 13 h d) 14 h e) 15 h “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: MOVIMENTO UNIFORME Módulo 1
- Um carro movimenta-se com velocidade constante de 90 km/h. Quanto tempo ele demora para alcançar um caminhão que está 500 m à frente e se desloca com velocidade de 54 km /h?
- Em cada caso a seguir é dada a equação horária do espaço de uma partícula, no SI. Em cada caso, determine o espaço inicial e a velocidade escalar e diga se o movimento é progressivo ou retrógrado. a) s = 10 -2t b) s = -8 + 3t c) s = 4t d) s = t + 20
- (Fuvest-SP) Um automóvel que se desloca com velocidade constante de 72 km/h persegue outro que se desloca com velocidade de 54 km/h, no mesmo sentido e na mesma estrada. O primeiro encontra-se 200 m atrás do segundo no instante t = 0. O primeiro estará ao lado do segundo no instante: a) t = 10 s b) t = 20 s c) t = 30 s d) t = 40 s e) t = 50 s
- (F. Luiz Meneghel-PR) Dois móveis, A e B, percorrem um trecho de estrada retilínea representado pelo eixo orientado. As posições no instante inicial (t = 0) e os sentidos dos movimentos estão indicados na figura. O instante de encontro é: a) 10 min b) 20 min c) 30 min d) 40 min e) 50 min
- (Cesgranrio-RJ) Você faz determinado percurso em 2,0 horas, de automóvel, se a sua velocidade média for 75 km/h. Se você fizesse essa viagem a uma velocidade média de 100 km/h, você ganharia: a) 75 min b) 35 min c) 50 min d) 30 min e) 25 min “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: GRÁFICOS DO MOVIMENTO UNIFORME Módulo 1
Exercício de Classe
- O gráfico da velocidade escalar de um móvel em função do tempo é dado na figura seguinte. Calcule: a) o deslocamento escalar do móvel entre 0 e 30 s b) a velocidade escalar média de todo o movimento Gráfico Espaço x Tempo No movimento uniforme, como a função horária do espaço é uma função do 1º grau
s = s 0 vt , o gráfico correspondente é uma reta inclinada em relação aos eixos. As figuras
seguintes mostram duas possibilidades para os gráficos do espaço em função do tempo: velocidade positiva e velocidade negativa. No gráfico da função horária do espaço, é possível a determinação da velocidade do móvel. Na figura seguinte temos o gráfico do espaço em função do tempo para um movimento uniforme. No triângulo retângulo destacado na figura, observamos que:
v =
s
t
≡ coeficiente angular da reta
Exercício de Classe
- No gráfico estão representados os espaços de dois móveis, A e B que se movimentam simultaneamente na mesma trajetória. Determinar a velocidade de cada móvel. “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
FÍSICA: GRÁFICOS DO MOVIMENTO UNIFORME Módulo 1
Atividades para casa
- A velocidade escalar de um móvel varia em função do tempo, conforme o gráfico seguinte: Determine o deslocamento do móvel entre os instantes 0 e 10 s.
- O gráfico seguinte mostra o comportamento da velocidade de um móvel em função do tempo. Com base no gráfico, calcule: a) Quanto tempo o móvel ficou parado. b) O deslocamento escalar do móvel nas primeiras 2,5 h (duas horas e meia). c) O deslocamento escalar do móvel nas cinco horas mostradas no gráfico.
- No instante t = 0, um móvel possui espaço s 0 = 10 m e velocidade v = 5 m/s. Faça o gráfico da velocidade, supondo-a constante, em função do tempo para esse movimento e, a partir dele, calcule o espaço do móvel no instante t = 4 s.
- A função horária do espaço de um móvel é s = 100 – 20t (espaço em metros e tempo em segundos). Construa os gráficos da velocidade e do espaço em função do tempo para esse movimento.
- O gráfico relaciona o espaço de um móvel em função do tempo Calcule a velocidade do móvel entre os instantes: a) 0 e 5 s b) 5 s e 10 s “Uma longa viagem começa com um único passo” Lao-Tsé
BIBLIOGRAFIA
Paraná. Física – Série Novo ensino Médio. Vol. Único 6ª edição. Editora Ática, 2004 Wilson Carron. Física – Coleção Base. Vol. Único 2ª edição. Editora Moderna, 2004 Sampaio & Calçada. Física. Vol. Único.Editora Atual, 2003
