Física Simples E Objetiva

De Paulo Byron Oliveira Soares Neto

Após lecionar em colégios estaduais e particulares no Estado de São Paulo, notei necessidades no ensino da Física. Como uma matéria experimental não pode despertar o interesse dos alunos? Sim, este foi o meu questionamento. Como eu poderia tratar a física de maneira mais simples e objetiva para os alunos? A resposta foi dada por eles, os alunos, uma maior objetividade e clareza nas teorias. Uma demonstração minuciosa da interpretação e resolução de um exercício. O intuito desta obra didática é tratar a teoria e resolução de problemas de Física de maneira simples e objetiva, fazendo com que o professor tenha um tempo maior para demonstrar a Física através de experiências. Paulo Byron

• Idioma: Português
• Editora: Clube de Autores
• Data de lançamento: 18 de dez. de 2017

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Física Simples e Objetiva – Mecânica Cinemática e Dinâmica – Professor

Paulo Byron

Apresentação

Após lecionar em colégios estaduais e particulares no Estado de

São Paulo, notei necessidades no ensino da Física.

Como uma matéria experimental não pode despertar o interesse

dos alunos?

Sim, este foi o meu questionamento.

Como eu poderia tratar a física de maneira mais simples e objetiva

para os alunos?

A resposta foi dada por eles, os alunos, uma maior

objetividade e clareza nas teorias. Uma demonstração minuciosa

da interpretação e resolução de um exercício.

O intuito desta obra didática é tratar a

teoria e resolução de problemas de Física de

maneira simples e objetiva, fazendo com que o

professor tenha um tempo maior para demonstrar

a Física através de experiências.

Paulo Byron

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Sumário

CINEMÁTICA

Introdução...........................................................................................4

Movimento retilíneo uniforme.....................................................……..7

Movimento uniforme variado.........................................................….18

Queda livre e lançamento vertical.....................................................26

Gráficos do MU e do MUV.................................................………........30

Lançamento oblíquo........…...............................................................37

Movimento circular uniforme (MCU).....…..........................................44

Movimento circular uniformemente variado (MCUV)...…...................50

Dinâmica

Força..................................................................................................59

1ª Lei de Newton ou princípio da inércia....…....................................62

2ª Lei de Newton.…...........................................................................63

Peso de um corpo…...........................................................................68

Lei de Hooke......................................................................................71

3ª Lei de Newton..............................………….....................................74

Força de atrito...............................................................................….87

Força centrípeta.................................................................………......93

Gravitação Universal……...................................................................96

Trabalho de uma Força..………........................................................109

Energia............................................................................................130

Impulso de uma Força..…................................................................148

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Cinemática

Cinemática é a parte da Física mecânica que estuda os

movimentos, não suas causas. Tem como objetivo descrever como se

movem os corpos. As causas dos movimentos serão tratadas no

decorrer do curso.

PONTO MATERIAL E CORPO EXTENSO

• Ponto material – é todo corpo cujas dimensões não interferem

no estudo de determinado fenômeno.

• Corpo extenso – é todo corpo cujas dimensões interferem no

estudo de determinado fenômeno.

TRAJETÓRIA

É a linha determinada pelas diversas posições que um corpo ocupa

no decorrer do tempo.

VELOCIDADE ESCALAR MÉDIA (Vm)

Quando um corpo se move em um determinado espaço, durante

um determinado período de tempo, o quociente entre a variação de

espaço percorrido e a variação do tempo gasto para percorrê-lo é

chamado de velocidade média.

Vm = ∆s / ∆t

Pelo S.I. (Sistema Internacional) a unidade de medida da velocidade é

dada em m/s (metros por segundo).

Lembre-se:

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Para converter unidades que estão em km/h para m/s, basta

dividir por 3,6.

Variação de Espaço:

É a diferença entre o espaço final e o espaço inicial.

∆s = s – s0

Pelo S.I. (Sistema Internacional) a unidade de medida de espaço

(distância) é dada em m (metros).

Lembre-se:

1 km = 1000 m

1 m = 100 cm

Variação de Tempo:

É a diferença entre o tempo final e tempo inicial.

∆t = t – t0

Pelo S.I. (Sistema Internacional) a unidade de medida de tempo é

dada em s (segundos).

Lembre-se:

1 minuto = 60 s

1 hora = 3600 s

Exemplo: Em uma estrada, um carro passa pelo marco quilométrico

218 às 10h e 15 min e pelo marco 236 às 10h e 30 min. Qual a

velocidade média do carro entre os marcos?

Resolução:

1º Passo – Após a leitura do enunciado devemos anotar os dados do

problema:

Espaço inicial (s0) = 218 km

Espaço Final (s) = 236

km Tempo inicial (t0) =

10h e 15 min

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Tempo final (t) = 10h e 30 min.

2º Passo – Vamos calcular a variação de espaço ∆s:

∆s = s – s0

∆s = 236 – 218

∆s = 18km

3º Passo – Vamos calcular a variação de tempo ∆t:

∆t = t – t0

∆t = 10h 30min – 10h 15min

∆t = 15min

4º Passo – Vamos converter a variação de tempo que está em

minutos para horas:

∆t = 15min

Sabemos que 1 hora tem 60 minutos, então dividiremos 15 por 60:

15/60 = ¼ = 0,25h

5º Passo – Agora iremos calcular a velocidade média:

Vm = ∆s/∆t

Vm = 18/(1/4)

Vm = 18 * 4/1

Vm = 72km/h

Note que o problema foi resolvido com a divisão de frações, por ser

mais fácil de trabalhar do que na forma decimal. Lembrando que não

é permitido o uso de calculadora em concursos e vestibulares.

6º Passo – Nós já encontramos a velocidade média solicitada no

problema, porém vamos transformá-la para a unidade do S.I. (m/s).

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Vm = 72/3,6 = 20m/s

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) (ESPM – SP) Qual a velocidade, em km/h, que um avião deve

atingir para igualar a velocidade de propagação do som no ar,

supondo que esta seja de 330m/s?

2) Um ciclista deve percorrer 35km em 1h. Ele observou que

gastou 40min para percorrer 20km. Qual deverá ser sua

velocidade média para percorrer a distância restante dentro do

tempo previsto?

3) Um automóvel percorre metade de sua trajetória com

velocidade média de 30km/h e a outra metade com velocidade

média de 70km/h. Qual a velocidade média, em m/s, em toda

trajetória?

MOVIMENTO UNIFORME

Quando um corpo percorre distâncias iguais em intervalos de

tempos iguais, o seu movimento é chamado de movimento uniforme.

Em um movimento uniforme a velocidade do corpo não sofrerá

variação, ou seja, será constante.

Se no movimento uniforme a trajetória for retilínea (linha reta), ele

é chamado movimento retilíneo uniforme (MRU).

FUNÇÃO HORÁRIA

Quando um corpo está em movimento uniforme, sua posição varia

em relação ao tempo.

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S = S0 + Vt

Onde:

S = Espaço fnal

S0 = Espaço inicial

V = Velocidade

T = Tempo

Note que S = S0 + Vt é uma função do 1º grau, sendo assim, o seu

gráfico é representado por uma linha reta.

Exemplos:

1) Um ciclista corre com velocidade constante de 12m/s ao longo

de uma pista retilínea. No momento em que passa pelo marco

4m, é acionado um cronômetro que começa a contar a partir

de zero.

a) Considerando o marco inicial como origem das posições, qual a

função horária do movimento?

b) Em que posição estará o ciclista quando o cronômetro marcar

6s?

c) Em que instante o ciclista passará pelo marco 184m da pista?

d) Que distância o ciclista percorrerá entre os instantes 5s e 40s?

e) Construa o gráfico da posição em função do tempo desse

movimento.

Resolução:

1º Passo – Após a leitura atenta do enunciado, anotamos os dados:

V = 12m/s

S0 = 4m

Velocidade Constante e movimento em linha reta– Movimento

Retilíneo Uniforme (MRU).

2º Passo – Agora que sabemos que o movimento é MRU, tendo os

dados fornecidos, montamos a função horária:

S = S0 + Vt

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S = 4 + 12t

Com isto respondemos o item a.

3º Passo – No item b, é solicitada a posição do ciclista após 6s.

Então o t = 6s, desta forma, substituímos o valor de t na função

horária encontrada no item a.

S = 4 + 12t

S = 4 + 12 * 6

S = 4 + 72

S = 76m

Assim encontramos a resposta do item b.

4º Passo – No item c, é solicitado o instante em que o ciclista

passará pelo marco 184, então eles está solicitando o tempo (t) e

determinando um