Mecânica Newtoniana/Movimento Uniformemente Variado

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Após nossa análise sobre o movimente uniforme veremos o movimento uniformemente variado. Novamente esse movimento nunca será medido ou obtido com uma precisão de 100%, mas serve de excelente aproximação.

Um movimento variado é um movimento no qual objetos mudam de velocidade. É um movimento necessário para compreendermos o mundo que nos cerca quantitativamente. A primeira lei de Newton diz que objetos mudam de velocidade se alguma força age sobre esse objeto e nenhuma outra a cancela. Um objeto caindo aumenta sua velocidade, o que indica que há uma força (a força gravitacional) agindo sobre ele. Um objeto sobre uma mesa não se move porque a mesa exerce uma força para cima (a força normal) que cancela a força gravitacional (quando estudarmos forças nós veremos isso).

O parágrafo anterior pode não ter parecido intrigante ou fora do nosso dia-a-dia, mas é. Ele implica que se chutamos uma bola, de forma que permaneça no chão, a bola deve continuar se movendo na mesma velocidade, sem parar (as únicas duas forças agindo sobre a bola, a gravitacional e a normal se anulam). No nosso dia-a-dia isso não acontece. A bola pára. Então quem está errado: nós ou a física? Nem um nem o outro. No nosso dia a dia o atrito entre o chão e a bola faz ela parar. Então o atrito deve ser uma força, ou exercer uma (um pouco adiante veremos que essa força se chama força de atrito, e é junto com a força normal uma das forças de contato, que são forças que aparecem quando um objeto toca o outro).

Já que foi dada a motivação, iremos aos cálculos. Primeiro vamos definir aceleração. Define-se aceleração como a variação da velocidade dividida pela variação do tempo. Para os que já estudaram cálculo, é a segunda derivada da função horária em relação ao tempo.

Caso a velocidade e a aceleração tenham mesmos sinais em determinado instante, o movimento é dito acelerado. Caso tenham sinais opostos é dito retardado, desacelerado ou ainda freando. Em outras palavras se o módulo da velocidade aumenta, o movimento é dito acelerado, caso diminua é dito retardado. Essa definição é muito útil em casos bi e tridimensionais, onde a velocidade é um vetor. No movimento unidimensional, considerar-se a velocidade um vetor é algo que irá complicar cálculos e gerar abstrações e confusões desnecessárias.

Um corpo largado de uma determinada altura na Terra acelera até chegar a uma velocidade dita velocidade terminal, onde a velocidade sofre apenas pequenas flutuações. Isso ocorre pelo fato de o ar exercer uma força proporcional a velocidade do objeto. Em um momento a força gravitacional que acelera o objeto para baixo e a resistência do ar tem a mesma intensidade e o objeto se move em velocidade praticamente constante. Entretanto, se não houvesse tal resistência o objeto aceleraria com uma aceleração praticamente constante chamada g, que vale aproximadamente 9,81 m/s^2 (para cálculos rápidos ou aproximados use g=10 m/s^2). Tal aceleração é igual para qualquer objeto largado de uma mesma altura, independente de sua massa ou formato. Isso foi demonstrado por astronautas na Lua, que deixaram uma pena e um martelo caírem da mesma altura e os dois chegaram no mesmo instante no solo lunar. Isso porque a Lua não tem atmosfera, e portanto nada retarda os objetos.

A aceleração da gravidade não é a mesma em todos os pontos da Terra, é menor nos pólos e maior no equador. Esse interessante fenômeno ocorre porque a terra não é uma esfera perfeita, mas ligeiramente achatada nos pólos. Pêndulos no equador vão balançar mais rápido que nos pólos. Definiu-se um valor para a aceleração da gravidade: g=9,80660. No entanto, no dia a dia essas pequeníssimas variações influem muito pouco.

Trataremos de objetos com aceleração constante.

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