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Como resolver exercícios de Cinemática?

Física

Algumas técnicas podem facilitar a resolução de exercícios de Cinemática, ramo da Mecânica que estuda o movimento dos corpos sem levar em consideração as suas causas.
A sinalização mostrada acima indica que os carros que passam por ali devem deslocar-se, em média, um máximo de 80 quilômetros a cada hora
A sinalização mostrada acima indica que os carros que passam por ali devem deslocar-se, em média, um máximo de 80 quilômetros a cada hora
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Confira algumas dicas para resolver uma boa parte dos exercícios de Cinemática:

1. Boa interpretação: A leitura é fundamental para a compreensão de um problema de Cinemática. Às vezes será necessário ler o exercício mais de uma vez para que se compreenda o problema totalmente. Com o tempo, você perceberá que algumas variáveis importantes dos exercícios estão implícitas no texto ou ainda em gráficos ou até mesmo em figuras. Veja exemplos:


Exemplo 1

Um corpo parte do repouso.

Nessa frase, fica implícito que a velocidade inicial do corpo era igual a 0 (v0 = 0) e que ela sofreu alguma alteração, indicando a existência de uma aceleração. É possível inferir, nesse caso, que o seu movimento é uniformemente variável.


Exemplo 2

Um carro, movendo-se a 20 m/s, freia até parar completamente.

Analisando a frase, percebemos que a velocidade inicial do corpo era igual a 20 m/s (v0 = 20 m/s) e que a velocidade final do carro é 0, pois ele para completamente (vf = 0 m/s). Como sua velocidade inicial é positiva e diminui com o tempo, inferimos que ele se afasta do observador e ao mesmo tempo desacelera, tratando-se, portanto, de um movimento uniformemente variado, progressivo e retardado.

2. Sempre anote os dados do exercício: Sempre anote todas as variáveis que o exercício fornece, bem como todas aquelas que ele pede que você calcule ou que não tenham sido informadas, mas que sejam importantes para a solução do problema. Veja um exemplo:

Um motorista, dirigindo em uma estrada a 108 km/h, avista uma placa de pare e então aciona os freios do seu veículo, parando totalmente 6 s após o início da frenagem. Calcule o módulo da aceleração média, em m/s², sofrida pelo veículo a partir da frenagem.

Dados:

v0 = 108 km/h – velocidade inicial
vf = 0 m/s – velocidade final
Δt = 6 s – intervalo de tempo
am = ? – aceleração média (incógnita)

3. Confira as unidades: As unidades devem ser sempre compatíveis entre si, isto é, devem estar todas representadas no mesmo sistema de unidades. O Sistema Internacional de Unidades utiliza o padrão metro e segundo para distâncias e intervalos de tempo, respectivamente. Dessa forma, a velocidade deve ser dada em m/s. Confira algumas transformações úteis:

1 quilômetro = 1 km = 103 m = 1000 m

1 centímetro = 1 cm = 10-2 m = 0,02 m

1 quilômetro por hora = 1 km/h = 3,6 m/s (metros por segundo)

1 milha por hora = 1 mph = 0,44704 m/s (metros por segundo)

Note que, no exemplo mostrado no item 2, temos uma incompatibilidade de unidades e, portanto, devemos converter os 108 km/h em m/s dividindo por 3,6.

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Veja também: Como resolver exercícios sobre as leis de Newton?

4. Conheça as equações do movimento: O movimento uniforme, isto é, o movimento sem aceleração, só tem uma equação. Já o movimento acelerado apresenta quatro equações que podem ser usadas em situações diferentes. Confira:

Velocidade média: É a equação usada para o movimento uniforme, isto é, o movimento cuja velocidade é constante. Nesse tipo de movimento, o corpo desloca-se espaços iguais em intervalos de tempo iguais. Veja a mesma equação escrita de duas formas diferentes:

 

vm = ΔS
         Δt

  ou

   Sf = S0 + vm.t

 

Legenda:

S0 = Posição inicial
Sf = Posição final
ΔS = Sf - S0Deslocamento
v = Velocidade média
Δt = Intervalo de tempo

Aceleração média: É a equação usada para o movimento uniformemente variado, isto é, o movimento cuja velocidade varia de forma constante. Nesse tipo de movimento, o corpo tem sua velocidade alterada em proporções iguais durante intervalos de tempo iguais. Veja a mesma equação escrita de duas formas diferentes:

 

Am = Δv
         Δt

ou

vf = v0 + Am.t

 

Legenda:

v0 = Velocidade inicial
vf = Velocidade final
Δv = vf - v0Variação da velocidade
Am = Aceleração média
Δt = Intervalo de tempo

Função horária da posição: Essa é a equação utilizada quando precisamos descobrir o deslocamento ou a posição final e inicial de um móvel que se move com aceleração constante. Veja a mesma equação escrita de duas formas distintas:

 

ΔS = v0.t + Am.t²
                      2

Sf = S0 + v0.t + Am.t²
                             2

 

Legenda:

S0 = Posição inicial
Sf = Posição final
ΔS = Sf - S0Deslocamento
v0 = Velocidade inicial
Am = Aceleração média
Δt = intervalo de tempo

Equação de Torricelli: Essa equação tem uso parecido com o da equação mostrada anteriormente, no entanto, pode ser muito útil quando o enunciado do exercício não informa o tempo em que o movimento ocorreu. Observe:
 

vf ²= v0² + 2.Am.ΔS

 

Legenda:

vf = velocidade final
ΔS = Sf - S0deslocamento
v0 = velocidade inicial
Am = aceleração média

Por Rafael Helerbrock
Graduado em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Como resolver exercícios de Cinemática?"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-resolver-exercicios-cinematica.htm>. Acesso em 17 de julho de 2018.

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