Movimento Retilíneo

1.1 Movimento

O mundo, e tudo que nele está, se move. Mesmo coisas aparentemente estacionárias, como uma estradam move-se com a rotação da Terra, com a translação da Terra em torno do Sol, com a órbita do Sol ao redor da Via Láctea, assim como a migração desta galáxia em relação às outras galáxias. A classificação e comparação de movimentos (chamada de cinemática) constituem muitas vezes um desafio. O que exatamente você mede e como você compara?

Antes de tentarmos responder, examinaremos algumas propriedades gerais do movimento, que está restrito de três formas:

1. O movimento se dá ao longo de uma linha reta apenas. Alinha pode ser vertical (a de uma pedra caindo), horizontal (a de um carro numa estrada plana), ou inclinada, mas deve ser retilínea.

2. Forças (empurrões e puxões) causam o movimento, mas não serão discutidas agora. A velocidade do objeto em movimento aumenta, diminui, anula-se ou inverte seu sentido? Se o movimento varia, qual o tempo envolvido nesta mudança?

3. O objeto em movimento pode ser tanto uma partícula (caso no qual é considerado um objeto pontual, tal como um elétron) ou um objeto que se move como uma partícula (tal que toda porção deste move-se numa mesma direção e com uma mesma velocidade). Por exemplo, poderíamos considerar que um porco giratório deslizando para baixo em um escorregador plano move-se como uma partícula; entretanto, uma bola de neve que rola em uma encosta não poderia ser considerada como uma partícula porque seus diferentes pontos movem-se em direções diferentes.

1.2 Posição e Deslocamento

Localizar um objeto significa determinar sua posição relativa a algum ponto de referência, frequentemente a origem (ou ponto zero) de um eixo tal como o eixo x da figura 1-1.

Fig. 1-1

O sentido positivo do eixo está no sentido dos números crescentes (coordenadas), que nesta figura está para a direita. O sentido oposto é o sentido negativo. Por exemplo, uma partícula pode estar localizada em x = 4, o que significa que ele está a 4 unidades de distância da origem no sentido positivo. Se ela estivesse localizada em x = -4, ela ainda estaria a 4 unidades de distância da origem porém no sentido oposto.

Uma mudança de posição x1 para x2 é chamada de deslocamento Δx, assim:

Δx = x2 - x1

Deslocamento positivo: Uma partícula se move de x1 = 5 m para x2 = 12 m, logo Δx = 12 - 5 = 7 m

Descolamento negativo: Uma partícula se move de x1 = 14 m para x2 = 7 m, logo Δx = 7 - 14 = -7 m

Importante! Deslocamento ≠ Distância Percorrida

Exemplo: Uma partícula sai da posição x = 0 m e chega a x = 90 m e logo em seguida volta a x = 0. Seu deslocamento foi Δx = 0 - 0 = 0 m. Porém a distância percorrida por essa partícula foi de 180 m.

1.3 Velocidade Média e Velocidade Escalar Média

Velocidade média é a razão entre o deslocamento Δx e o intervalo de tempo Δt que o deslocamento acontece:

Vméd = Δx/Δt = (x2 - x1)/(t2 - t1)

Em um gráfico de x versus t, a velocidade média é a inclinação da reta tangente que liga dois pontos da curva. É a derivada de x com relação a t. É ainda, uma grandeza vetorial porque possui módulo sentido e direção: Módulo igual ao valor da inclinação da reta que tange à curva, sentido e direção correspondem ao sentido do deslocamento, uma vez que a variação de tempo é sempre positiva.