[GER-FI] 6.1 – Apostila

INTRODUÇÃO A MECÂNICA

1) Introdução:

Mecânica é a parte da física que vai estudar os movimentos e o que provoca esses movimentos. Para estudar a mecânica vamos, antes, dividi-la em três partes: Cinemática, Estática e Dinâmica.

Na Cinemática estudaremos o movimento dos corpos sem nos preocupar com o que causou este movimento. A Estática estuda as forças em equilíbrio, por exemplo, uma viga sustentando um prédio. A Dinâmica vai estudar as forças que produzem ou alteram os movimentos.

Começaremos nosso estudo de Mecânica por Cinemática, porém antes temos alguns conceitos que devem ser definidos.

a) Ponto material (partícula) e corpo extenso

Dizemos ponto material (partícula) a um corpo cuja dimen­são é desprezível com relação às distâncias envolvidas no fenômeno. Quando as dimensões do corpo são relevantes ele é chamado de corpo extenso.

Exemplificando: Um automóvel é tratado como um ponto material, quando se move ao longo de uma estrada. Porém, quando está fazendo manobras em uma garagem, é tratado como corpo extenso.

Da mesma forma, procedem os astrônomos quando estudam os movimentos dos corpos celestes. Naturalmente, os plane­tas, as estrelas e o Sol não são corpos pequenos. Mas o raio da Terra é aproximadamente 24.000 vezes inferior à distância entre a Terra e o Sol. Por isso, pode-se considerar a Terra um ponto material que se desloca em torno de outro ponto material, o Sol.

 

b) Sistema de referência (ou referencial)

Para localizarmos um corpo no espaço precisamos comparar sua posição à posição de outro. Este outro é o referencial. O mesmo ocorre quando afirmamos que um corpo está em movimento ou repouso. Assim, repouso movimento são conceitos relativos, isto é, dependem do referencial adotado.

Não existe repouso absoluto nem movimento absoluto.

 

c) Trajetória

A trajetória é o “caminho” descrito por um corpo em mo­vimento. Podemos ir de um ponto A para um ponto B com várias trajetórias diferentes.

É fácil notar que a trajetória de um corpo depende do refe­rencial. No exemplo seguinte, em relação ao avião a bomba cai em trajetória reta. Porém se o referencial adotado for um observador na superfície da Terra a trajetória será uma curva como a da figura.

 

d) Espaço (s)

Indica o local. Ele é medido sobre a trajetória, onde o corpo se encontra num dado instante, em relação a um ponto de referência denominado origem dos espaços. Pode ser positi­vo, negativo ou nulo. O espaço não indica a distância que o móvel percorreu.

Exemplo:

O espaço (posição do corpo) é s = -2m, e sua distância à origem dos espaços é 2m.

 

2) Sistemas de Unidades:

Durante este curso trabalharemos com os três principais sistemas de unidade:

Sistema Espaço Massa Tempo
CGS cm grama segundo
SI m quilograma segundo
MK*S m quilograma segundo

Sendo que:
1m = 100 cm
1kg = 1000 g

 

3) Grandezas:

Existem dois tipos de grandezas: escalar e vetorial.

Uma grandeza é escalar quando tem apenas intensidade, isto é, fica perfeitamente definida e caracterizada pelo seu valor numérico, medido através de um número real e uma unidade. São grandezas escalares: comprimento, área, volume, tempe­ratura, densidade, massa, tempo, energia etc.

Assim, quando dizemos que um dado volume é 10 litros esgotamos o assunto, não cabendo mais nenhuma indagação. O mesmo não ocorre com uma grandeza vetorial.

Uma grandeza vetorial exige, para sua completa caracteriza­ção, além de sua intensidade, também a sua orientação, isto é, a sua direção e sentido. Para caracterizarmos o efeito da aceleração da gravidade, por exemplo, devemos informar qual a sua intensidade, que sua direção é vertical e que seu sentido é dirigido para baixo.

São grandezas vetoriais: deslocamento, velocidade, acelera­ção, força, etc