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Mecânica

Mecânica é a área de estudo da física que se concentra na descrição do movimento, explicando, desse modo, como ele ocorre e quais são as suas características fundamentais.

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Mecânica é uma grande área da física que se concentra no estudo do movimento e repouso dos corpos, estejam estes ou não sob a ação de forças. A mecânica divide-se nas áreas de cinemática, dinâmica e estática. Praticamente todos os movimentos que acontecem em nosso cotidiano podem ser descritos pelas equações dessa área.

O estudo da mecânica é de grande importância para uma enorme gama de profissões, além de ser o conteúdo de física que é mais cobrado no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem). Alguns profissionais lidam diariamente com ela, como engenheiros civis, engenheiros agrônomos, engenheiros mecânicos, engenheiros hidráulicos, arquitetos, pilotos de avião, físicos e outros.

A mecânica é dividida em cinemática, dinâmica e estática.
A mecânica é dividida em cinemática, dinâmica e estática.

Tópicos deste artigo

O que a mecânica estuda?

O objeto do estudo da mecânica é o movimento, por isso se trata de uma área de estudo bastante extensa. Dentre as diversas possibilidades de estudo, destacamos algumas que foram desenvolvidas pela pesquisa em mecânica:

As órbitas de planetas, satélites e asteroides, descritas pela lei da gravitação universal e pelas leis de Kepler.

As leis da mecânica permite-nos calcular a velocidade e altura para colocarmos satélites em órbitas.
As leis da mecânica permite-nos calcular a velocidade e altura para colocarmos satélites em órbitas.
  • A trajetória de foguetes, balas, dardos e flechas explicada por meio das equações de lançamento de projéteis.

  • O escoamento de fluidos, descrito pela equação da continuidade, capaz de explicar o voo dos aviões bem como as situações hidrostáticas, em que os fluidos encontram-se em repouso.

  • O funcionamento de máquinas simples, tais como planos inclinados, roldanas, talhas, balanças etc.

  • A trajetória de partículas eletricamente carregadas movendo-se sob a ação de campos elétricos e magnéticos, como ocorre no fenômeno da aurora boreal.

  • Corpos em queda livre ou até mesmo corpos que caem acelerados pela gravidade, mas que sofrem a ação da resistência do ar.

Veja também: Aprenda a como resolver exercícios de cinemática

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Durante o estudo da física, é possível que você se depare com o termo mecânica clássica, tal termo relaciona-se com os conhecimentos da área que são aplicáveis exclusivamente às situações macroscópicas. Para os outros casos, que requerem a explicação do movimento de partículas diminutas, tais como átomos e moléculas, recorre-se a outro tipo de mecânica, chamada de mecânica quântica.

Para além da mecânica clássica e da mecânica quântica, existe a mecânica relativística, um ramo da física proveniente das descobertas do físico Albert Einstein. Esse ramo da mecânica estuda o comportamento de corpos que se movem a velocidades próximas à velocidade da luz.

Cinemática

Cinemática é a área da mecânica que estuda o movimento dos corpos sem levar em conta as causas desse movimento. Em outras palavras, estuda-se situações que ocorrem a partir do instante em que um corpo inicia o seu estado de movimento.

No âmbito da cinemática, que é vista no Ensino Médio, estuda-se os seguintes tipos de movimento:

Movimento uniforme

Movimento uniforme é aquele em que a velocidade de um corpo é constante, deslocando-se apenas em linha reta. A principal equação usada para o estudo do movimento uniforme é a função horária da posição, mostrada a seguir:

Movimento uniformemente variado

Movimento uniformemente variado é nome dado ao tipo de movimento em que a velocidade de um corpo muda a taxas constantes. No caso em que o movimento tem a sua velocidade incrementada, dizemos tratar-se de um movimento acelerado, se a velocidade diminui, dizemos tratar-se de um movimento retardado.

As equações mais importantes para a descrição do movimento uniformemente variado são as funções horárias da posição, da velocidade e a equação de Torricelli, confira cada uma dessas equações agora:

Movimento circular uniforme

Movimento circular é aquele em que a direção da velocidade de um móvel muda constantemente, de modo que a sua distância a um ponto do espaço permaneça constante. Mesmo que chamado de movimento circular uniforme, esse movimento é acelerado, uma vez que, para que se possa descrever uma trajetória circular, é necessária a existência de uma aceleração centrípeta.

No estudo do movimento circular, deparamo-nos com uma grande quantidade de equações, uma vez que existem: equações que calculam deslocamento e velocidade escalar; equações que calculam grandezas angulares, tais como velocidade angular; e, por fim, equações que servem para relacionar esses dois tipos de grandezas.

Confira algumas das mais importantes equações do movimento circular:

A velocidade angular é determinada pela frequência ou pelo período da rotação.
A velocidade angular é determinada pela frequência ou pelo período da rotação.
A velocidade escalar é determinada pelo produto da velocidade angular com o raio de rotação.
A velocidade escalar é determinada pelo produto da velocidade angular com o raio de rotação.
A frequência de um movimento circular corresponde ao inverso de seu período.
A frequência de um movimento circular corresponde ao inverso de seu período.

Movimento circular uniformemente variado

Movimento circular uniformemente variado (MCUV) é um caso um pouco mais geral do MCU. Nele, além de uma aceleração centrípeta, há acelerações angular e tangencial constantes, que fazem com que a velocidade angular do móvel varie de maneira uniforme. Assim como fazemos no movimento uniformemente variado, no estudo do MCUV usamos funções horárias de posição e velocidade bastante similares, confira:

A fórmula, similar àquela do MUV, pode ser usada para determinar a posição angular.
A fórmula, similar àquela do MUV, pode ser usada para determinar a posição angular.
Função horária da velocidade angular para o movimento circular uniformemente variado.
Função horária da velocidade angular para o movimento circular uniformemente variado.


Veja também: O que é trabalho mecânico?

Dinâmica

Na dinâmica, estudam-se as causas que deram origem a algum movimento. Nesse sentido, estudamos as forças que atuam sobre um corpo, as quantidades de movimento, a energia mecânica, o impulso e as grandezas relacionadas aos movimentos de rotação, tais como o torque e o momento angular.

As bases do estudo da dinâmica do Ensino Médio são as três leis de Newton, com base nelas derivam-se as demais equações da subárea, e também da cinemática. Confira algumas das mais importantes fórmulas utilizadas no estudo da dinâmica:

Estática

Estática estuda as condições de equilíbrio em corpos extensos, ou seja, determina quais devem ser as medidas ou ainda a intensidade de forças e torques para que um corpo de dimensões não desprezíveis possa permanecer em equilíbrio. No estudo da estática, as leis de Newton são largamente utilizadas.

A rocha exibida na figura encontra-se na condição de equilíbrio estático
A rocha exibida na figura encontra-se na condição de equilíbrio estático

Mecânica no Enem

Entre todas as áreas da física, a mecânica é aquela que está presente em maior quantidade nas questões do ENEM, por isso, é de grande importância que você seja capaz de:

  • compreender o significado por trás das equações da cinemática, conseguindo relacioná-las a situações reais bem como aos seus gráficos;

  • identificar e classificar movimentos progressivos, regressivos, acelerados e uniformes;

  • compreender o conceito de referencial e entender o que são movimentos relativos;

  • saber aplicar as três leis de Newton nos mais diferentes contextos;

  • compreender o conceito de energia mecânica, cinética e potencial e saber operar com essas quantidades;

  • fazer cálculos de colisões utilizando a quantidade de movimento, bem como a conservação da energia mecânica;

  • conhecer e compreender o funcionamento das leis de Kepler e de sua relação com a lei da gravitação universal;

  • entender como devem ser aplicadas as condições de equilíbrio estático a corpos cujas dimensões não podem ser desprezadas;

  • compreender as causas e efeitos dos movimentos de partículas e saber descrevê-las em forma de equações.

 

Por Me. Rafael Helerbrock

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

HELERBROCK, Rafael. "Mecânica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica.htm. Acesso em 27 de junho de 2022.

Videoaulas


Lista de exercícios


Exercício 1

A Cinemática é a área da Mecânica que estuda o movimento dos corpos sem levar em consideração as suas causas. Calcule a velocidade média de um corpo, em m/s, que percorre uma avenida de 18 km, durante um intervalo de tempo de 6 minutos.

a) 45 m/s

b) 50 m/s

c) 30 m/s

d) 54 m/s

e) 10 m/s

Exercício 2

Um corpo de massa igual a 10 kg move-se pela ação de uma força resultante F, com aceleração de 2,5 m/s². O módulo da força resultante sobre esse corpo deve ser igual a

a) 4 N

b) 25 N

c) 0,25 N

d) 10 N

e) 2,5 N

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Você sabe o que é impulso e quantidade de movimento? Acesse o texto e confira o significado de cada um desses conceitos, conheças as fórmulas e resolva exercícios.

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Veja aqui um artigo que relaciona a inércia às lesões ocorridas em acidentes de carro, ressaltando a importância do uso do cinto de segurança a fim de evitá-las.

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Mulher flutuando no mar Morto.
Física

O Mar Morto e a Alta Densidade

A densidade da água do Mar Morto.

Máquina hipotética - capaz de operação contínua, sem consumo de energia ou ação externa
Física

O moto-perpétuo

O sonho de construir uma máquina que nunca parasse de funcionar

A experiência realizada por Galileu Galilei
Física

O movimento de queda livre

Conheça a experiência realizada por Galileu.

O satélite está sob o efeito do campo gravitacional gerado pela Terra
Física

O valor do campo gravitacional

Este artigo apresenta uma maneira simples de medir o valor do campo gravitacional da Terra ou de um planeta qualquer. Confira!

Comprimento aproximado em centímetros
Física

Operações com algarismos significativos

Veja aqui a maneira correta de efetuar operações de adição, subtração, multiplicação e divisão com algarismos significativos.

Ilustração de duas pessoas empurrando uma pedra uma contra a outra e de duas pessoas empurrando a pedra para a mesma direção.
Física

Operações com vetores

Clique aqui e entenda o que são vetores e quais são as operações que podem ser feitas com eles.

Ilustração de uma calculadora científica encostada em um livro alaranjado que está abaixo de uma maçã.
Física

Ordem de grandeza

Você sabe o que é ordem de grandeza? Clique aqui, entenda o que é, quais são suas regras e seus prefixos e símbolos.

O manômetro de Bourdon é o mais utilizado na indústria para a determinação da pressão de máquinas, fluidos etc
Física

Para que serve um manômetro?

Clique aqui para saber mais sobre o manômetro, instrumento utilizado para aferir a pressão atmosférica ou a pressão de líquidos e gases.

O peso pode ser definido como a força necessária para segurar um objeto e impedir sua queda livre.
Física

Peso de um corpo

Aprenda mais sobre o peso de um corpo, força de atração que a Terra exerce sobre os objetos.

Física

Plano Inclinado

Acesse para entender a teoria envolvida em um plano inclinado, os tipos existentes, as fórmulas relacionadas e, ainda, exercícios resolvidos sobre o tema.

Física

Plano inclinado com atrito

Saiba mais sobre o plano inclinado com atrito! Conheça suas fórmulas e aprenda mais com exercícios resolvidos sobre o tema! Aproveite e revise as leis de Newton.

Potência é a quantidade de trabalho realizada em um intervalo de tempo. Já rendimento é razão entre as quantidades de energia útil e total.
Física

Potência e Rendimento

Você sabe o que é potência? Potência é a taxa de transferência ou transformação de uma forma de energia por meio da realização de trabalho. A potência é uma grandeza física escalar e é...

Deslocamento de um móvel em função do tempo
Física

Praticando as Representações Gráficas

Resolvendo problemas de Física que envolvem as representações gráficas.

50 dKg significam 50 deciquilogramas. Como o prefixo d vale 0,1, podemos dizer que corresponde a 0,5 kg
Física

Prefixos do Sistema Internacional de Unidades

Clique aqui e conheça os prefixos multiplicativos adotados pelo Sistema Internacional de Unidades, que facilitam a escrita das unidades de medida.

Pressão é uma grandeza física escalar definida pela razão entre a força aplicada e a área de aplicação.
Física

Pressão

Você sabe o que é pressão? Pressão é uma grandeza física presente em nossas vidas em diversos aspectos. A definição de pressão é simples: é o efeito da aplicação de uma força sobre uma...

O experimento de Guericke forneceu importantes entendimentos sobre a intensidade da pressão atmosférica.
Física

Pressão atmosférica

Você sabe o que é pressão atmosférica e qual é sua origem? A pressão atmosférica surge em decorrência da grande quantidade de ar atmosférico que há acima da superfície terrestre. É...

O ar que circunda a Terra exerce pressão atmosférica sobre todos os corpos em sua superfície
Física

Pressão e Pressão Atmosférica

Descubra o conceito físico de pressão e o que é pressão atmosférica.

Johannes Kepler criou três leis capazes de explicar o movimento dos planetas ao redor do Sol
Física

Primeira Lei de Kepler

Conheça o enunciado da 1ª Lei de Kepler e aprenda mais sobre periélio, afélio, perigeu e apogeu.

Física

Primeira Lei de Newton

Você sabe o que é a primeira lei de Newton? Conheça a definição de inércia, saiba qual fórmula é usada para calculá-la, confira exemplos e exercícios resolvidos.

Os pistões hidráulicos funcionam graças ao princípio de Pascal.
Física

Princípio de Pascal

Você conhece o princípio de Pascal? De acordo com essa lei, qualquer variação de pressão exercida sobre um fluido em equilíbrio deverá ser comunicada igualmente por todas as partes desse...

Física

Princípios da Dinâmica

Definição de dinâmica. Saiba mais!

Física

Quantidade de movimento

Você sabe o que significa quantidade de movimento? Acesse e conheça o conceito, as principais fórmulas que o envolvem, além de conferir exercícios resolvidos.

Física

Queda livre

Você sabe o que é queda livre? Entenda o conceito físico por trás da queda livre, descubra as principais fórmulas usadas para estudá-la e confira exercícios resolvidos.

A Terra não pode ser rigorosamente considerada um referencial inercial em razão do seu movimento de rotação
Física

Referenciais inerciais

O são referenciais inerciais? Conheça aqui seus conceitos e sua aplicação.

Física

Referencial, Movimento e Repouso

Você pode ser o referencial!!!

Física

Representação gráfica da velocidade escalar em função do tempo

Como representar a velocidade escalar em função do tempo através de gráficos!

Física

Representação gráfica do espaço em função do tempo

Analisando graficamente o espaço em função do tempo, no movimento uniformemente variado.

Física

Representações Gráficas

Gráficos: melhor forma de visualizar os acontecimentos e/ou fenômenos.

As roldanas configuram um sistema de economia de força
Física

Roldanas

Saiba mais sobre as roldanas, rodas que compõem diversos motores e são utilizadas para a economia de força.

18º aniversário do satélite brasileiro – SCD -1
Física

Satélite brasileiro

2011: 18º aniversário do satélite brasileiro – SCD -1

Satélite em órbita
Física

Satélite em Órbita

Como é possível colocar tal equipamento em órbita cirvcular ao redor da Terra? Saiba mais.

Representação artística da segunda lei de Kepler na qual há a Terra em movimento elíptico em torno do Sol.
Física

Segunda lei de Kepler

Clique para saber tudo sobre a segunda lei de Kepler. Confira o que ela representa, sua fórmula e aplicabilidade, além de exercícios resolvidos sobre o assunto.

Um casal empurrando um carro em uma estrada.
Física

Segunda lei de Newton

Clique aqui e descubra o que diz a segunda lei de Newton e qual a sua fórmula. Veja exemplos para compreendê-la melhor.

Esfera de massa m presa a um eixo por um fio de comprimento R, sob a ação de uma força externa F
Física

Sistema em rotação – momento de inércia

Veja aqui como podemos relacionar, para um corpo em movimento circular uniforme, a segunda Lei de Newton e o momento de inércia de um corpo.

O quilograma padrão é um pequeno cilindro constituído de uma liga de platina e irídio
Física

Sistema Internacional de Unidades

Clique aqui e descubra o que é o Sistema Internacional de Unidades (SI), aprenda quais são as grandezas e as unidades fundamentais, e confira exercícios resolvidos.

A Superlua ocorre quando a Lua está na fase cheia e no ponto de maior proximidade com a Terra
Física

Superlua

Clique aqui e entenda como ocorre o fenômeno da Superlua, que somente voltará a acontecer de forma igual em 2034.

Sistema com uma polia fixa e outro sistema com uma polia fixa e outra móvel
Física

Talha exponencial

Aqui você vai conhecer a talha exponencial, um dispositivo criado por Arquimedes que se constitui em um sistema de polias, uma fixa e outras móveis.

Representação artística da lei dos períodos de Kepler. A Terra ocupa um dos focos da órbita elíptica do Sol.
Física

Terceira lei de Kepler

Clique para saber tudo sobre a terceira lei de Kepler. Confira aqui o que ela nos diz, sua fórmula e aplicabilidade, além de exercícios resolvidos sobre o assunto.

Física

Terceira lei de Newton

Você sabe o que é a terceira lei de Newton? Entenda como ela funciona, confira exemplos e aprenda o que são pares de ação e reação.

A maçaneta de uma porta é aberta pela aplicação de um torque.
Física

Torque

Amplie seus conhecimentos sobre o torque, uma grandeza vetorial relacionada ao movimento rotacional. Veja o conceito, unidade, fórmula e exercícios resolvidos!

Para ser lançado ao espaço, o ônibus espacial tem que sair do solo com grande quantidade de energia de movimento
Física

Trabalho da força resultante: energia de movimento

Conheça o trabalho da força resultante de um móvel sobre uma superfície plana e horizontal.

Física

Trabalho de uma força

Você sabe o que é trabalho? Entenda a definição de trabalho, aprenda como é possível calculá-lo e conheça o teorema que relaciona o trabalho com a variação da energia cinética.

Os egípcios usaram a técnica do trabalho de uma força para construir as pirâmides
Física

Trabalho realizado por várias forças

Veja aqui como podemos determinar o trabalho realizado por várias forças atuando sobre um objeto.

Física

Tração

O que é tração? Aprenda a calculá-la e conheça diferentes casos em que podemos achá-la. Confira também exercícios resolvidos e exemplos.

Física

Transmissão do Movimento Circular

A movimentação conjunta.

Alguns pequenos erros podem comprometer a compreensão das teorias da gravitação universal
Física

Três erros cometidos no estudo da gravitação universal

Fique por dentro dos três erros comuns cometidos no estudo da Gravitação Universal!

Colisão frontal com um muro
Física

Uma grandeza vetorial que se conserva

Observe aqui as características gerais da quantidade de movimento – uma grandeza vetorial que se conserva.

Nos vasos comunicantes, a pressão para pontos de mesma altura é a mesma
Física

Vasos comunicantes

Clique aqui para conhecer as relações entre as densidades e as pressões exercidas por líquidos contidos em vasos comunicantes.

Rapaz, com equipamentos de proteção, andando de bicicleta em uma região com leve declividade.
Física

Velocidade angular

Clique aqui e saiba o que é velocidade angular, quais são suas fórmulas e como ela é calculada. Descubra também a diferença entre as velocidades angular e escalar.

Física

Velocidade de escape

Descubra o que é velocidade de escape e saiba como calculá-la. Conheça quais são as principais fórmulas e confira alguns exemplos de exercícios resolvidos.

O velocímetro acima mostra a velocidade instantânea de aproximadamente 110 km/h
Física

Velocidade Escalar Instantânea

Entenda os conceitos de velocidade escalar instantânea.

Física

Velocidade escalar média

O que é velocidade escalar média? Saiba a diferença entre velocidade escalar média e velocidade média e confira exemplos e exercícios resolvidos sobre o tema.

Em caso de colisão frontal, a velocidade relativa será a soma das velocidades de cada um dos móveis
Física

Velocidade relativa

Clique aqui e entenda o que é velocidade relativa e veja por que, no caso de uma colisão frontal, as velocidades dos móveis são somadas.

Física

Velocidade vetorial

Acesse o nosso texto e aprenda mais sobre a velocidade vetorial. Confira exemplos, definições e exercícios resolvidos sobre o deslocamento e a velocidade vetoriais.

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Tempos verbais

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