Cinemática: o que é e como funciona?

A Cinemática é uma área dentro da Física que está sempre presente nos vestibulares e Enem. Dificilmente uma prova de processo seletivo não contemple pelo menos uma questão sobre essa área na prova de Ciências da Natureza e Suas Tecnologias.

Isso porque é um tema muito importante para algumas áreas de conhecimento. Porém, muitos estudantes que não têm afinidade com Física ficam com medo quando falamos sobre esse tema.

Mas não se preocupe! Estamos aqui para ajudar a tranquilizá-lo sobre o tema. Saiba mais sobre o que é Cinemática, o que é e como funciona a seguir!

Fundamentos da Cinemática

Em primeiro lugar, vamos entender os principais fundamentos da Cinemática: o que é, quais são seus principais conceitos? Separamos as informações mais importantes a seguir que serão fundamentais para entender melhor sobre esse campo

O que é Cinemática

Cinemática é um campo que está dentro da área de Mecânica Clássica, que estuda o movimento, ou seja, como os corpos e objetos se movem (mas desconsiderando aqui como que a força atua sobre eles para isso, ou seja, não leva a causa do movimento em consideração).

Nessa área, são analisadas as posições dos objetos, o referencial, trajetória, velocidades e acelerações. Por isso, é muito comum que veículos como carros, motos, bicicletas e trens façam parte dos principais exemplos e exercícios de fixação.

Conceitos importantes da Cinemática

Para entender bem a Cinemática, é preciso conhecer mais sobre alguns conceitos importantes que fazem parte dessa área. Vamos explicar os principais deles a seguir.

Corpo

Todo objeto estudado na Cinemática, sendo analisado o seu movimento, é chamado de corpo. Se você está estudando como uma bolinha cai da sua mão até o chão, ela é o corpo em análise.

Referencial

Toda análise na Cinemática depende do referencial. Você vai ouvir essa frase bastante em aulas: “tudo depende do referencial”. É justamente por isso.

Estamos falando nessa parte sobre o ponto de observação do movimento. Por exemplo, pense em um poste na rua.

Se está parado do outro lado da rua, observando-o, ele está parado e você também. Já se você está em um carro em movimento, passando pela avenida, pelo seu referencial, o poste também estará em movimento.

Movimento

Esse conceito é um dos mais importantes, afinal, ele que está sendo analisado na Cinemática. Ele diz respeito a mudança de posição de um corpo, segundo o referencial, em um intervalo de tempo.

Voltando ao exemplo da bolinha: se você solta ela da sua mão, pelo seu referencial (você parado), ela se desloca da sua mão para o chão em um intervalo de tempo. Isso é movimento!

Deslocamento

O deslocamento (ou trajetória) é a sucessão de pontos que um corpo passou de um ponto a outro em um determinado espaço de tempo. Por exemplo, se um carro foi de um ponto A a um ponto B em 60 segundos, os pontos que ele percorreu são a trajetória realizada.

Repouso

É quando um corpo não passa por deslocamento em um espaço de tempo. Ou seja, ele estará em inércia (outro conceito bem importante dentro da Cinemática e da Mecânica Clássica).

Velocidade

Velocidade é a relação entre o espaço de deslocamento realizado em um período de tempo, proporcionando a velocidade média. Seu cálculo é feito por meio da fórmula:

V = ΔS/ ΔT

Em que:

• V: velocidade média;
• ΔS: variação de deslocamento. Pode ser calculado com S-S₀ (Posição final – posição inicial);
• ΔT: variação de tempo. Pode ser calculado como T-T₀ (Tempo final – tempo inicial).

Aceleração/desaceleração

É quando há uma mudança na velocidade média em um determinado período, podendo ser aceleração (quando positiva) e faz com que a velocidade aumente ao longo do tempo ou, então, desaceleração (quando negativa), quando a velocidade diminui ao longo do tempo.

Seu cálculo é feito por meio da fórmula:

a = ΔV/ΔT

Em que:

• a: aceleração média;
• ΔV: variação de velocidade. Pode ser calculado como V-V₀ (Velocidade final – velocidade inicial);
• ΔT: variação de tempo.

Movimento Uniforme

Esse é um tipo de movimento que ocorre quando o objeto está em velocidade constante, ou seja, ao longo de todo o período analisado, sua velocidade permanece a mesma. E aqui temos uma das fórmulas mais utilizadas na Cinemática do Ensino Médio:

S = S₀ + v. ΔT

Em que:

• S: posição;
• S₀: posição inicial;
• v: velocidade
• ΔT: variação de tempo.

Movimento Uniformemente Variado

Também chamado de Movimento Acelerado, é quando a velocidade altera durante a trajetória, podendo aumentar ou diminuir. Para fazer as análises desse movimento, algumas fórmulas serão úteis.

A primeira delas é a função horária da velocidade:

V = V₀ + a.T

Em que:

• V: velocidade;
• V₀: velocidade inicial;
• a: aceleração;
• T: tempo.

Outra é a função horária da posição, utilizada quando você quer saber a posição do objeto durante o deslocamento:

S = S₀ + V₀.T +1/2 a.t²

Em que:

• S: posição final;
• S₀: posição inicial;
• V₀: velocidade inicial;
• T: tempo;
• a: aceleração.

Por fim, uma das fórmulas mais importantes e que mais cai nas questões de Cinemática em Enem e Vestibulares, a Equação de Torricelli:

V² = V0² + 2.a. ΔS

Em que:

• V: velocidade final;
• V0: velocidade inicial;
• A: aceleração;
• ΔS: variação de deslocamento (deslocamento final – deslocamento inicial).

Aplicações da Cinemática na Engenharia

A Cinemática é um campo muito presente em diferentes áreas do conhecimento, e, por isso, seu aprendizado é tão importante no Ensino Médio, sendo bem cobrado nos vestibulares. E uma das áreas que ela está mais presente é na Engenharia.

Praticamente todas as áreas vão utilizar algum conhecimento da cinemática em suas atividades, em alguma medida. Vamos trazer a seguir alguns exemplos de como isso aparece na rotina dos profissionais de engenharia.

Robôs industriais

A automação industrial precisa prever, com certo grau de precisão, os movimentos e angulações de trabalho dos robôs industriais. Caso contrário, a trajetória dos membros robóticos pode gerar imprecisões e prejudicar a produção.

Imagine, por exemplo, um braço robótico que precisa se movimentar para fazer a pintura de um carro no setor automobilístico. O engenheiro de automação precisa calcular bem a trajetória de movimentação ao longo do trabalho.

Caso contrário, o veículo pode passar por essa parte do processo com algumas partes que não foram pintadas e a fábrica não poder comercializar o veículo dessa forma, por não atender os padrões de qualidade.

O conhecimento de Cinemática do Engenheiro de Automação (ou, então, do Engenheiro Mecatrônico) permite planejar toda a movimentação do braço robótico e garantir maior eficiência no processo produtivo.

Design de veículos

Ao pensar no design de veículos, a Cinemática é levada em consideração para identificar como proporcionar maior aerodinâmica para eles sem potencializar riscos de acidentes. Um carro com problemas de aerodinâmica pode causar sérios problemas para o condutor.

Por exemplo, um veículo extremamente leve pode responder de forma muito abrupta, facilitando que, durante a condução, ele possa sair da pista e sofrer um acidente. A cinemática ajuda a calcular essas questões e saber como projetar um veículo que responda bem aos comandos e, ao mesmo tempo, seja mais fácil de ser controlado pelo condutor.

Otimização de mecanismos

Os Engenheiros Mecânicos contam com a Cinemática ao pensar nas formas como otimizar o funcionamento de engrenagens, manivelas e bielas. Eles calculam as trajetórias e movimentações dos itens durante o funcionamento. E, também, como o uso conjunto pode proporcionar melhores resultados sem causar desgastes nas peças.

Computação gráfica

Os Engenheiros de Computação ou Engenheiros Gráficos utilizam a Cinemática para fazer os estudos de movimentações de personagens animados, para criar animações que sejam, de fato, realistas para personagens e objetos.

Um bom conhecimento nessa área permite que tenha uma maior fluidez nas ações de personagens em jogos, por exemplo, proporcionando uma melhor experiência do jogador. Por isso, os engenheiros dessa área precisam dominar o assunto.

Criação de pontes

Na Engenharia Civil, a Cinemática pode ser utilizada para análise de pontes suspensas, ajudando na análise do movimento relativo entre vãos de pontes e de que forma elas respondem ao vento e carga que passa por cima dela.

A Cinemática ajuda a calcular eventuais oscilações que possam influenciar na segurança das pontes e garantindo que a estrutura será estável. Isso mostra a importância desse tema na Engenharia Civil.

Cinemática e Robótica

Falamos sobre como a Cinemática influencia no uso de robôs industriais, mas esse é um tema tão importante que deve ser visto com maior profundidade a relação entre Cinemática e Robótica.

Os Engenheiros Mecatrônicos e de Computação, atuando juntos, precisam considerar as diversas variáveis que ajudam a posicionar o robô e sua ação final, permitindo que sua tarefa seja realizada e, também, possa programar a sequência de ações que ele deve fazer, sem precisar de ação humana para isso.

Esse processo é feito de forma complexa, com diversas equações em sequência, chamado de modelagem cinemática. Essas equações vão descrevendo as posições, velocidades e articulações, proporcionando maior precisão nas ações dos robôs.

Um erro nos modelos cinemáticos pode fazer com que, por exemplo, um braço robótico não faça a torção de um parafuso da forma adequada, deixando-o frouxo e prejudicando a qualidade do produto produzido na indústria.

Outro ponto importante no qual a Cinemática influencia na ação robótica é o planejamento de trajetória dele. Se o robô se desloca no espaço, esses cálculos precisam ser bem-feitos para garantir que o movimento seja preciso. 

Principalmente em espaços nos quais os robôs dividem espaço com colaboradores humanos, esse é um ponto essencial para garantir a segurança de quem está presente no ambiente.

História da Cinemática

A história da Cinemática é interessante, pois ela está ligada com dois dos cientistas mais importantes da nossa história: Galileu Galilei (1564-1642) e Isaac Newton (1642-1727). Ambos foram fundamentais para a criação da Mecânica Clássica e, consequentemente, da Cinemática.

Galileu Galilei foi o responsável por analisar a movimentação dos astros e revolucionou a nossa compreensão da Astronomia, demonstrando que, na verdade, a Terra que gira em torno do sol e não o oposto, como se acreditava até então.

Já Issac Newton conseguiu, a partir das suas três leis, unificar as teorias físicas, ajudando na descrição dos movimentos de forma geral e que se aplica aos fenômenos da Mecânica Clássica, podendo ser aplicada tanto para astros quanto para objetos menores. Inclusive, caso tenha interesse, assista o vídeo com a história desse importante cientista.

Cinemática no Cotidiano

A Cinemática não está presente apenas em grandes fenômenos e nas atividades profissionais, mas, também, pode fazer parte do nosso cotidiano em questões muito simples que são do nosso dia-a-dia.

Por exemplo, sabe quando você vai viajar e vê no seu aplicativo de mapas qual o tempo que falta para chegar ao destino? Esse cálculo é feito por meio dos conhecimentos da Cinemática, que avalia a distância para chegar até o final, a velocidade média e atualiza o tempo de acordo com a aceleração e desaceleração.

Outro exemplo de como a Cinemática faz parte do cotidiano é na vida de praticantes de corrida. Os atletas consideram o tempo médio que precisam fazer a corrida e quando podem diminuir a velocidade para conservar energia e acelerar nos pontos-chave para ter maior rendimento e passar os concorrentes nas corridas.

Você pode aprender mais sobre esse assunto e outros referentes a esportes no Manual Esportivo!

Quando uma pessoa está dirigindo, ela também conta com conhecimentos da Cinemática, mesmo que não tenham noção disso. Por exemplo, saber o tempo de frenagem total de um carro é importante.

É com essa informação, mesmo que intuitiva, que ele saberá o momento exato de acionar os freios e parar o carro antes de um acidente ou, então, para parar corretamente no semáforo, sem infringir as leis de trânsito.

Cinemática e Tecnologia

Você pode pensar: ok, mas como uma área ligada com movimento, ou seja, alinhada com corpos físicos, está unida com tecnologia (além da robótica, claro). As tecnologias digitais são muito influenciadas pela Cinemática, principalmente com o avanço de algumas áreas importantes, como computação gráfica e simulação.

Se você não imagina como essas duas áreas podem andar juntas, vamos trazer alguns exemplos disso a seguir:

Simulações e realidade virtual

Para que as simulações gráficas e realidade virtual possam ter verissimilhança com a realidade atual, os programadores e engenheiros de gráficos realizam uma série de cálculos vetoriais, para programar cada etapa de movimentação da simulação.

Quanto mais esses cálculos ficam precisos, mais convincente são as movimentações dos objetos nos cenários, provocando experiências realmente imersivas. E isso pode ser aplicado em diferentes áreas, tais como:

• Simulação de voo para treinar futuros pilotos;
• Simulação de cirurgias para futuros médicos;
• Jogos imersivos com uso de realidade virtual;
• Apresentação de projetos de arquitetura.

Animações e jogos

A Cinemática influencia muito a produção de animações e produção de jogos, já que os cálculos de movimentação dos personagens são feitos considerando as regras físicas vigentes no mundo físico.

Quanto mais os games conseguem captar as semelhanças com as movimentações da vida real e replicá-las nos jogos e animações, mais o jogador consegue ficar imerso na experiência, engajando-o.

Veículos autônomos

Com a chegada da 5G, em breve teremos a possibilidade de ter veículos autônomos funcionando, ou seja, sem a necessidade de um motorista para levar o carro. E para que eles operem adequadamente, é preciso que sua programação considere as leis da Cinemática.

O algoritmo do veículo precisa prever o movimento em diferentes condições, para proporcionar movimentações seguras e eficientes, evitando acidentes e proporcionando maior agilidade e eficiência no trânsito.

Área de saúde

Principalmente após a pandemia de Covid-19, a área de saúde avançou muito no que diz respeito à tecnologia. E como boa parte dos diagnósticos e tratamentos passam pela área da Cinemática, ela também tem ajudado bastante nisso.

Um exemplo disso são os tratamentos ortodônticos com alinhadores, que promovem um avanço em comparação com os modelos convencionais. Todo o processo é feito por meio de previsibilidade de cada etapa do tratamento, de forma que o paciente tem uma noção bem precisa do começo e do término dele.

Isso porque o software que faz a análise da situação atual e prediz cada fase considera os cálculos de movimentos dos dentes ao longo do tempo, para ficarem alinhados. O próprio paciente consegue ver, no software de simulação, como será cada fase ao longo do tempo.

Isso acontece porque o sistema faz o cálculo da mecânica de movimentação dos dentes ao longo do tempo, considerando a biomecânica da região e oferece uma previsão de alta precisão.

Cinemática em Videojogos

Outro exemplo de aplicação prática da Cinemática, que pode, inclusive, aparecer em sua prova em uma questão sobre aplicação prática dessa área, é na produção de jogos. Seu uso proporciona experiências digitais realmente imersivas.

Se você vê um personagem dando saltos, correndo, dirigindo um carro, andando a cavalo ou diversas outras possibilidades que aparecem nesses cenários, é porque esse conhecimento está sendo aplicado na programação dos jogos, tornando os games mais complexos e realista.

A Cinemática está por trás de animações realistas. Isso passa não só pela movimentação no cenário, mas, também, até mesmo a cada expressão facial. Cada ponto é devidamente calculado para proporcionar ações fluidas e naturais.

Além disso, ela está presente no controle dos personagens. A cada comando dado pelo jogador, o sistema realiza os cálculos para fazer com que a ação seja realizada da forma mais realista possível e dentro do que a pessoa com o controle esperava.

Quanto mais preciso o Sistema Cinemático do jogo, mais complexidade é possível adicionar ao jogo. Se hoje temos games mais complexos, é devido, também, à aplicação dessa área nesse universo.

Cinemática e Simulação Física

Muitos cenários exigem necessidade de simular ações no mundo físico. Por exemplo, você já deve ter viso ou ouvido falar sobre reconstituição de crimes, principalmente em casos nos quais isso ajuda a elucidar o ocorrido.

Por exemplo, em um caso de assassinato, a Cinemática pode ser uma aliada importante para identificar se o relato do réu realmente corresponde à realidade ou não. Por exemplo, por meio da análise da trajetória e velocidade do movimento, é possível identificar se o posicionamento dos envolvidos está correto ou não.

Outro exemplo é quando um perito criminal precisa analisar a velocidade com a qual um veículo colidiu com o outro, para elaboração do laudo pericial. A Cinemática será uma aliada para conseguir chegar a essa conclusão (quando não há registros de imagens que poderiam ajudar nisso).

Muitas vezes, esses cálculos precisam, inclusive, ser apresentados em casos de júri popular, no qual é preciso descrever, de forma didática e por imagens, a movimentação que está sendo descrita. Isso pode ser feito, também, a partir da aplicação da Cinemática na descrição dos eventos, com a realização de croquis ou animações para exemplificar o ocorrido.

Cinemática em Filmes

A magia do cinema e sua capacidade de proporcionar verissimilhança, até mesmo em filmes de ficção, está relacionada com a presença da Cinemática nas produções. E isso não é só na pós-produção não, sabia?

Acredite, até mesmo em coisas simples, ela está presente e poderá fazer toda a diferença. Uma prova com uma abordagem contextual, como o Enem, pode trazer algo deste tipo. Então, é muito importante entender como ela é aplicada nesse contexto.

Um dos menos comuns de serem imaginados é a coreografia dos personagens. Afinal, para que tudo seja gravado adequadamente, há todo um planejamento de movimentação, permitindo a câmera capturar tudo.

Isso ajuda, inclusive, a manter a continuidade das cenas (ou seja, quando uma sequência é montada, mas as gravações ocorreram em momentos diferentes). Sem isso, um corte poderia ficar confuso ou não condizer com a realidade e causar estranheza nos expectadores.

Da mesma forma, a Cinemática está presente na condução das câmeras no processo de gravação. Por exemplo, o posicionamento de uma grua (a câmera que fica acoplada em um guindaste hidráulico e permite fazer tomadas amplas e altas) é calculado para poder captar a cena no enquadramento correto e fazer a movimentação adequada para alcançar o resultado esperado.

O mesmo acontece nos carrinhos e trilhos de cenas em movimento. Você já deve ter visto cenas incríveis gravadas sem corte, com muitas movimentações tanto dos personagens quanto da câmera e imaginar como isso foi feito sem erros. Mágica? Não, muito planejamento e, com certeza, muitos cálculos de movimento a partir da Cinemática.

Se você quiser ver um exemplo de como isso funciona, separamos um exemplo não do cinema, mas da série Demolidor, que exigiu muita articulação para criar um plano-sequência em um curto espaço e com muita ação. Para algo do tipo dar certo, é preciso ter um sistema Cinemático muito bem pensado para saber exatamente para onde ir a cada passo da cena.

E, claro, ele também está presente nos efeitos visuais e animações que podem aparecer, bem como também em filmes de animação, para garantir que os elementos estão sendo inseridos de forma convincente, tal como apareceriam no mundo real.

Cinemática no Esporte

O esporte também é um local no qual a aplicação da Cinemática também tem estado cada vez mais presente, principalmente naqueles de alta performance. As análises cinéticas permitem otimizar treinos, proporcionar avanços nos resultados de atletas, entre diversas outras possibilidades.

Você já deve ter ouvido falar de treinadores que gravam as atuações dos atletas para fazer análises posteriores, não é mesmo? Muitas delas são feitas, justamente, com princípios da Cinemática.

Por exemplo, uma arrancada de um jogador de futebol poderia ter um melhor resultado? A partir da análise dos vídeos e ver a aceleração média e uma eventual desaceleração brusca, é possível identificar como melhorar a técnica e fazer com que esse momento seja feito de uma forma mais eficiente, sem perder desempenho.

Esse tipo de estratégia ajuda, também, a reduzir lesões, com a melhoria das técnicas do atleta. Por exemplo, é possível identificar como um determinado movimento realizado pode impactar determinadas regiões, unindo os conhecimentos de Cinemática com outras áreas da Física.

Essa área tem, até mesmo, um nome: Biomecânica. E os estudos dela e suas aplicações são fundamentais para o sucesso de atletas de alta performance e para prevenção de lesões, até mesmo, de “atletas amadores”.

Por exemplo, são os estudos de Biomecânica (e incluindo a Cinemática) que permitem analisar como um movimento na musculação pode ser feito para conseguir o máximo de desempenho sem provocar lesões futuras.

E não é só como medida preventiva que ela ajuda não! Por exemplo, as análises podem apontar discrepâncias de rendimento e mostrarem o surgimento de uma lesão logo no seu começo, antes que o atleta comece a sentir seus impactos mais fortemente. Com a identificação precoce, médicos e fisioterapeutas entram em ação para resolver a questão quanto antes com tratamentos eficazes e preservando a saúde do atleta.

Cinemática e Biomecânica

Bom, como citamos a Biomecânica, não podemos deixar de falar um pouco mais sobre essa área tão importante. Se a Cinemática é o estudo do movimento, a Biomecânica analisa o “como” esse movimento é feito pelo corpo.

Por exemplo, você consegue, com uma fórmula, calcular a velocidade média e aceleração de um jogador de futebol que arrancou do meio do campo com a bola, até fazer o gol no campo do adversário. Isso é Cinemática.

Como o corpo proporcionou essa arrancada e como ele gerou essa alta performance, é domínio da Biomecânica, analisando como ossos, músculos e articulações atuam para proporcionar esse movimento.

A relação entre as duas ajuda a explicar o movimento do corpo de forma completa. Um bom especialista em treinamento ou cuidados de saúde com atletas e esportistas vai olhar para esses dois componentes em conjunto e como eles se relacionam.

Por isso, os conhecimentos sobre Cinemática vão aparecer em cursos da área de saúde e esportes, como Educação Física, Fisioterapia e Medicina. Então, se pretende fazer um desses cursos, esse tema ainda vai estar muito presente em sua vida.

Ferramentas Computacionais para Cinemática

Os avanços tecnológicos permitem que os especialistas não precisem mais fazer esses cálculos na mão. Diversas ferramentas utilizadas em áreas específicas surgem, justamente, para dar esse up e compreender de forma mais complexa o movimento, deixando nas mãos do especialista a possibilidade de entender os resultados e fazer uma análise completa sobre.

Vamos a alguns exemplos:

Softwares de simulação de movimento, identificando como um objeto se comporta em determinadas circunstâncias. Isso pode ajudar no planejamento e criação de alguns empreendimentos. Por exemplo, essa solução pode ser interessante para a criação de um arco mais eficiente para praticantes de arco e flecha esportivo;

Softwares de modelagem 3D. Eles já realizam a simulação e os cálculos necessários considerando algumas questões relacionadas com Cinemática para criação de modelos 3D de edifícios, produtos, entre outras possibilidades;

Softwares de Simulação Física: será que um carro é seguro e passaria nos testes de impacto? Se anteriormente tínhamos os testes físicos com bonecos, hoje é possível reduzir custos com os softwares de simulação. 

Se o protótipo digital não funcionar, nem precisa ter investimento com a criação física. Retoma-se o projeto, faz as mudanças necessárias e quando um passar na simulação, aí, sim, se constrói a opção física.

Experimentos Caseiros em Cinemática

Alguns experimentos interessantes podem ajudar você a compreender melhor sobre conceitos Cinemáticos e, ainda, se divertir um pouco com sua elaboração. Pensando nisso, separamos alguns vídeos que poderá reproduzir em casa e tornar esse aprendizado mais divertido:

• Experiência Cinemática com Dominó;
• Teste sobre Movimento Retilíneo Uniforme;
• Experimento com Movimento Uniformemente Variado;
• Experimento de Cinemática.

Avanços Científicos em Cinemática

Pensar que a Cinemática surgiu, como campo de fato dentro da mecânica, no começo do século XIX faz parecer como se ela já tivesse alcançado seu ápice e não tivesse outros avanços. Mas, na verdade, muitas coisas continuam sendo pesquisas e desenvolvidas nesse campo.

Áreas como Computação, Biomecânica, Medicina e Tecnologia continuam avançando nesses estudos, incorporando as relações desse campo com outras. Se você gosta do assunto e a ideia de se tornar pesquisador o agrada, essa pode ser uma ótima possibilidade de carreira para o futuro!

Desafios Matemáticos na Cinemática

Para quem deseja se aprofundar nos conhecimentos sobre Cinemática e quer tentar avançar em seus conhecimentos, mergulhar nos Desafios Matemáticos na Cinemática pode ser uma experiência bem interessante.

Separamos alguns vídeos com desafios que poderão dar um gás nos seus estudos. Mas se quer manter isso como algo recorrente em sua rotina de estudos, contar com um cursinho pré-vestibular de ponta ajudará nisso, já que terá um banco de questões completo, com todos os níveis de dificuldade, à sua disposição.

Leis de Movimento e Suas Aplicações

Dentro da Cinemática, você aprenderá sobre as Leis de Movimento, também conhecidas como as Leis de Newton, por serem criadas e publicadas em 1687, por esse cientista que é considerado o “Pai da Mecânica Clássica”.

Em seus estudos sobre o assunto, ele percebeu três padrões importantes que regem todos os movimentos dentro da Mecânica Clássica (é bom saber que na Mecânica Quântica, isso não se aplica, viu? Cuidado com pegadinhas em sua prova sobre isso).

Vamos falar mais sobre cada uma delas a seguir.

1ª Lei de Newton: Lei da Inércia

Essa lei resume praticamente o conceito de inércia, muito importante dentro da Física e não só dentro da Cinemática! Na Primeira Lei de Newton, temos que todo corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, desde que a resultante das forças que se aplicam sobre o objeto seja zero.

Ok, vamos explicar melhor. Olhe para algum objeto em sua mesa que está parado agora. Ele está em inércia. Isso porque as resultantes das forças que atuam sobre ele é zero e, por isso, ele não entrará em movimento.

Agora, se você aplicar uma força sobre ele (empurrá-lo, por exemplo), ele se movimentará até que a resultante de forças seja zero novamente (ou seja, parando).

Outro exemplo é em lugares com gravidade zero. Como não há uma força que puxa o objeto em direção ao centro da Terra, nem há uma força que o empurre em força contrária, ele tende a se manter na mesma direção e em velocidade constante.

2ª Lei de Newton: Princípio Fundamental da Dinâmica

Essa lei fala sobre a aceleração. Segundo ela, se um corpo estiver sujeito a uma força resultante diferente de zero, ele terá uma aceleração no sentido da força resultante. Isso quer dizer que o módulo da aceleração produzida sobre um corpo é diretamente proporcional ao módulo da força aplicada sobre ele e, também, inversamente proporcional a sua massa.

Dentro dessa lei, temos uma fórmula que pode ser utilizada para questões relacionadas com ela. Vale lembrar que a seta em cima dos termos fala que ela é uma grandeza vetorial (ou seja, com direção e sentido).

Em que:

• F_R: Força resultante (N ou kg.m/s²);
• m: massa do corpo;
• a: aceleração (m/s²).

3ª Lei de Newton: Lei de Ação e Reação

Essa é uma lei que você já deve ter ouvido, até mesmo, como uma espécie de ditado no senso comum: “toda ação corresponde a uma reação de igual força e intensidade, mas em sentido contrário”.

Um exemplo clássico disso é a ideia de empurrar uma bola para o fundo da piscina. Quanto mais força você fizer em direção ao fundo, ficará mais difícil. Isso porque uma força está sendo feita, de igual força e intensidade, no sentido contrário, de acordo com o quanto você está se esforçando para isso.

Outro exemplo é quando, sem querer, acerta o dedinho na quina de um móvel. Dói, porque a força que seu dedinho fez sobre um móvel é devolvida na mesma força e intensidade e sentido contrário – ou seja, em direção ao seu pobre e dolorido dedo do pé.

Essa lei também tem outras implicações, como a ideia de que o par de ação e reação não se forma no mesmo corpo, ou seja, precisa de ter mais de um corpo em relação para isso.

Outra implicação é que os vetores de força atuam em sentidos opostos. Então, se por exemplo, você está fazendo uma força para baixo, o vetor oposto está fazendo uma reação para cima. E vice-versa.

Um exemplo disso: quando você anda no solo, a força de atrito está fazendo uma força oposta no sentido contrário da sua movimentação.

Ensino de Cinemática

Como você viu até aqui, a Cinemática tem uma importância muito grande e, por isso, os estudantes têm contato com ela no Ensino Médio. Ela é aprendida, normalmente, no 1º ano, logo no começo do contato com Física.

Isso acontece, porque a compreensão de alguns princípios importantes e conceitos da Cinemática voltam em outros momentos, e não só nessa disciplina! Alguns conteúdos de Biologia e Química podem trazer os conceitos da Cinemática.

Estudando Cinemática para Enem e vestibulares

Estudar Cinemática para Enem e vestibulares é importante porque todo ano cai pelo menos uma questão dessa área nas provas. Então, esse tema deve fazer parte do seu cronograma de estudos na área de física.

Separamos algumas dicas que ajudarão a incluir esse tema na sua rotina.

Estude com diversos tipos de conteúdos

Para muitas pessoas, as leituras serão grandes aliadas para conseguirem ter um melhor rendimento na hora de estudar. Para outras, videoaulas captarão melhor sua atenção, mesmo que gravadas. Há, ainda, quem aprenda melhor podendo conversar com o professor ao vivo, tirando dúvidas imediatamente.

Independentemente de qual seja a sua preferida, fato é: conte com diversas fontes para ajudar na fixação. Muitas vezes, um estímulo diferente ajuda nossa mente a sair de uma zona de conforto e o estímulo ajuda a fixar o conteúdo melhor, garantindo uma memorização de longo prazo.

Então, mesmo que tenha uma preferência, varie, de tempos em tempos, a sua fonte de estudos. Veja que isso ajudará, durante a realização dos exercícios, a lembrar de algum ponto muito específico que veio daquela fonte inesperada, que não faz parte da sua rotina.

Faça exercícios de fixação

Quando falamos de estudos em Física, principalmente na área de Cinemática, os exercícios de fixação são fundamentais para testar a sua compreensão e saber se está conseguindo aplicar os conhecimentos de forma adequada para resolução dos problemas.

Faça exercícios de acordo com seu nível de conhecimento: comece com os mais simples e vá evoluindo de acordo com que for dominando mais o tema. Isso ajudará a dar maior confiança e deixá-lo tranquilo durante a resolução.

Outro ponto importante é realizar os exercícios que já caíram na prova que você fará. Por exemplo, vai priorizar o Enem? Então veja questões que foram cobradas em edições anteriores e tente resolvê-las.

Isso ajudará a ter uma melhor familiaridade com a abordagem da prova e chegará mais tranquilo, sem grandes surpresas. Isso aumenta as chances de acerto e, também, de resolver mais rapidamente, melhorando a gestão de tempo da sua prova.

Saiba também: veja como a cinemática cai no Enem!

Conte com apoios de monitores nas dúvidas

Se você está fazendo um cursinho pré-vestibular, não tenha receio de buscar ajuda com seus monitores quando bater alguma dúvida. Eles são experientes, justamente, em entender as principais questões dos estudantes e ajudá-lo na resolução delas, da forma mais didática possível.

Então, se você pode contar com essa opção, não hesite! Deixar dúvidas passarem pode prejudicar seu avanço nos estudos, já que a Cinemática será fundamental para entender outros assuntos dentro da Física.

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Questões de Cinemática caem sempre nos exames como Enem e vestibulares. Ou seja, se você quer alguns pontos garantidos e que podem ser o seu diferencial para ser aprovado na vaga dos sonhos, domine esse tema.

E o melhor cursinho pré-vestibular online será o seu grande aliado nisso: conte com o Stoodi para sua preparação. Com o intensivo Enem, será possível aprender facilmente esse tema e perder o medo do tema, algo que é muito comum para quem não tem muita afinidade no tema.

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