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Quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica

O movimento é a variação de posição de um corpo em relação a um determinado ponto

estudo da velocidade através da quantificação do movimento na força aplicada na bola de bilhar

O movimento é um dos fenômenos mais estudados na história da Física e também muito cobrado nas provas de vestibulares. A quantificação do movimento exige conhecimentos de grandezas físicas, habilidade e raciocínio lógico do aluno. Por isso, para se aprofundar nas teorias do movimento e conhecer suas representações gráficas e matemáticas, continue na leitura deste artigo. 

Resumo 

O movimento é, em suma, a variação de posição de um corpo em relação a um determinado ponto, chamado de referencial, num período específico de tempo. 

Quando você está num carro em movimento a 100 km/h, o seu referencial pode ser o próprio carro (neste caso o seu corpo está em repouso) ou um determinado ponto da estrada. 

O estudo da quantificação do movimento avalia, portanto, o comportamento do movimento, bem como sua trajetória e o estado de repouso do corpo. 

O movimento também é objeto de estudo da Filosofia Clássica, pois ele envolve a mudança de realidade. Aristóteles, em seus estudos, apresentava o movimento como uma alteração de uma natureza com os seus opostos, como crescimento e redução ou geração e destruição. 

Nomenclaturas 

Portanto, o estudo do movimento se apresenta sob vários aspectos dentro da Física. Confira quais são:

  • Mecânica: ciência que estuda o movimento e as suas causas;
  • Cinemática: parte da mecânica que estuda a descrição do movimento;
  • Dinâmica: braço da ciência que estuda as causas do movimento, ou seja, as forças que iniciam e param os movimentos dos corpos;
  • Estática: parte da disciplina que avalia apenas os corpos parados, em não-movimento. 

Quantificação de movimento e o conhecimento da massa e velocidade 

O que acontece quando batemos uma bola de bilhar em outra num jogo de sinuca? A segunda bola irá mover-se devido à intensidade da força aplicada na primeira bola. 

Sendo assim, temos no estudo da Física o que se denomina Quantidade de Movimento Linear. Veja como efetuar este cálculo. 

Podemos calcular a quantidade de movimento obtendo o produto da multiplicação entre a massa e a velocidade. Representamos da seguinte forma:

Q=mv

Sendo Q a quantidade de movimento, m a massa e v a velocidade. 

Como a velocidade é uma grandeza física vetorial, por consequência, a quantidade de movimento também torna-se uma grandeza vetorial, podendo ser classificada da seguinte forma: kg.m/s, ou seja, a massa multiplicada pelo comprimento sobre o tempo. 

O movimento, portanto, pode variar conforme a aplicação da força que ocasiona o movimento, como vimos no exemplo da bolinha de bilhar. 

Nesse sentido, chegamos ao Teorema do Impulso que é calculado segundo a força aplicada num determinado período de tempo. 

Posição do corpo e intervalo de tempo

Dentro do estudo da quantificação do movimento há dois itens importantes a serem considerados: posição do corpo e transcurso do tempo

Dessa forma, sabe-se que a posição do corpo é dada em relação a um determinado referencial, podendo ser medida em centímetros, metros ou quilômetros, por exemplo. 

Já o intervalo de tempo é a diferença entre o instante inicial e o instante final de um deslocamento. Para isso, utilizamos a seguinte fórmula matemática: Δt = tf – t0, onde Δt é tempo, tf é instante final e t0 é instante inicial. 

No SI, o tempo pode ser medido por segundo (s), minuto (min), hora (h) ou ainda dias, meses e anos. 

Assim, com base nesses fundamentos, podemos estudar o estado de repouso do corpo (quando ele não se altera em relação a nenhum referencial) ou a sua trajetória (a sucessão de posições ocupadas pelo corpo). 

A trajetória, portanto, é diferenciada em relação a variáveis, como velocidade e estado de repouso. Se, por exemplo, você lançar uma pedra para cima, ela cairá de modo reto, se o seu corpo estiver movendo-se em velocidade constante. Mas pode cair de modo curvilíneo se você estiver parado no chão. 

Outro conceito importante no estudo da quantificação do movimento é o deslocamento. Um dado curioso é que o deslocamento pode ser nulo, mesmo que o corpo se mova num determinado período de tempo. Tomamos como exemplo um carro de Fórmula 1. Ele tem deslocamento nulo, pois apesar de dar várias voltas em alta velocidade, ele volta para o ponto inicial de partida e, por conta disso, não se deslocou conforme os estudos físicos. 

Caiu no Enem 

Confira a questão com gabarito que caiu no Enem sob o tema quantificação do movimento.

(ENEM-2014) Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura.

Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada. Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera:

A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.

B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.

C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.

D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.

E) aumentará gradativamente sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.

Gabarito: letra A. 

Considerando que a quantidade de tempo é massa vezes velocidade, não há variação de massa nem de velocidade, portanto, o impulso também será zero.

Para concluir, aproveite para realizar simulados gratuitos sobre a quantificação do movimento nas provas de Física. Boa sorte na sua prova!

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Escrito por Redator Especialista em Física

Redator especialista em Física no Guia do Ensino.

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