Luso Carpe Diem: O Movimento - Introdução ao Estudo da Física

Uma das primeiras conclusões a que se chega quando começamos a estudar astrofísica é que tudo no Universo está em movimento.

A Lua que se move em redor de si mesma e em redor da Terra, que por sua vez também se move em redor de si mesma e do Sol, o Sol sobre si e sobre o centro da galáxia, etc.

A primeira lição é portanto que tudo está em movimento, os humanos têm apenas dificuldade em se aperceber deste movimento devido ao facto de a nossa espécie, tal como todas as outras, está habituada a tudo isto.

Mas, o que é movimento?

Em física é dito que um corpo está em movimento quando a sua posição varia no decorrer do tempo, em relação a outro corpo que tomamos por referencial.

O exemplo mais comum dado para esta definição é justamente a do comboio em movimento:

Numa viagem de comboio os passageiros estão em repouso em relação ao comboio - referencial - mas estão em movimento em relação a uma casa que encontram ao longo da linha férrea - segundo referencial.

O estado de movimento ou de repouso de um corpo são portanto relativos por dependerem de um referencial escolhido.

Quando um corpo está em movimento em relação a um determinado referencial ele descreve uma trajectória. A trajectória é, então, uma linha imaginária descrita por um corpo no seu movimento, relativamente a um dado referencial.

As trajectórias podem ser rectilíneas ou curvilíneas, das quais circulares, elípticas, parabólicas, etc.

A forma de uma trajectória depende também ela do referencial escolhido.

À direita, as trajectórias mais famosas do Sistema Solar, o movimento dos planetas em redor do Sol.

Deslocamento e Distância Percorrida

Poderia dizer-se que se mede a trajectória, mas estar-se-ia errado.

A trajectória é só uma linha imaginária usada para representar o movimento, a medida sobre a trajectória é a distância percorrida (d). Que é uma grandeza escalar, ou seja, representa-se com um número, uma medida.

O deslocamento ( $\Delta {\vec{s}}$ ) é uma grandeza vectorial, sendo representada por um vector, tendo este origem na posição inicial e extremidade na posição final.

A unidade S.I. (Sistema Internacional) para ambas as grandezas é o metro (m).

Existem casos em que a distância percorrida e o valor algébrico do vector deslocamento - também conhecido como deslocamento escalar (Δx), coincidem como é o caso em que corpo descreve uma trajectória rectilínea sem inverter o sentido.

O deslocamento escalar calcula-se subtraindo à posição final a posição inicial (Δx = x_f - x_i).

Exemplo: um carro dirigiu de A para C, a distância percorrida é de 700 m e o deslocamento escalar é de +700 m.

d = 700 m Δx = xf - xi ⇔ Δx = 700- 0 ⇔ Δx = 700 m

O facto de o deslocamento escalar ser positivo significa que o corpo se movimento no sentido positivo da trajectória, afastando-se do ponto de origem - o referencial.

Rapidez Média

No quotidiano quando se diz que um automóvel se desloca a 60 km/h, pensamos na sua velocidade, mas estamos, na verdade, a referir-nos à sua rapidez média.

A rapidez média ( rm) é portanto, a razão entre a distância percorrida (d) por um corpo e o intervalo de tempo que demorou a percorrê-la (Δt). A unidade SI para rapidez média é o metro por segundo, assim, será muitas vezes necessária a conversão de km/h para m/s. Sendo uma grandeza escalar.

Velocidade

Já a velocidade é uma grandeza vectorial que nos informa não só da rapidez com que um corpo muda no seu movimento como também da direcção e sentido do movimento.

A velocidade é assim caracterizada por sentido, direcção, intensidade ou valor.

A Unidade S.I. para velocidade é também o m/s.

Representa-se por um vector: o vector velocidade (

\vec{v}

,).

No caso de um movimento rectilíneo, o vector velocidade tem a direcção da trajectória, se for curvilíneo tem direcção tangente à trajectória em cada instante. Imagem abaixo.