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Movimento uniformemente variado

Aceleração constante · velocidade e deslocamento

A ideia central

Movimento uniformemente variado é todo movimento em que a aceleração é constante. A velocidade não fica parada num valor: ela muda sempre na mesma proporção a cada segundo.

Se um corpo tem aceleração de 2 m/s², isso significa exatamente isto: a cada segundo, a velocidade aumenta 2 m/s. Depois de 1 s ele está a 2 m/s, depois de 2 s a 4 m/s, depois de 3 s a 6 m/s. É só isso — o resto é consequência.

Para anotar no caderno. Aceleração constante não quer dizer velocidade constante. Quer dizer que a velocidade varia sempre no mesmo ritmo.

Veja acontecendo

Escolha a aceleração e aperte o play. O carrinho parte do repouso. Acompanhe os dois gráficos ao mesmo tempo: a velocidade sobe em linha reta e a posição desenha uma parábola — as duas assinaturas do MUV, lado a lado.

Simulação — partida do repouso t = 0,0 s · v = 0,0 m/s · s = 0,0 m
v × t — reta s × t — parábola
Aceleração:

Repare: dobrar a aceleração dobra a inclinação da reta — e a parábola fica mais fechada, porque a distância cresce com o quadrado do tempo.

As três equações que você precisa

1. Velocidade em função do tempo — responde "qual a velocidade depois de tanto tempo?"

v = v0 + a · t

2. Posição em função do tempo — responde "onde o corpo está depois de tanto tempo?"

s = s0 + v0 · t + a · t22

3. Equação de Torricelli — responde "qual a velocidade depois de tanta distância?", quando você não sabe o tempo.

v2 = v02 + 2 · a · Δs
Como escolher. Olhe o que o problema não deu. Se não deu o tempo, é Torricelli. Se deu o tempo e pede velocidade, é a primeira. Se deu o tempo e pede distância, é a segunda.

De onde vem a fórmula da distância

v (m/s) t (s) 0 8 16 área = 64 m

No gráfico v×t, a área embaixo da linha é a distância percorrida. Esse é o segredo que liga o gráfico à fórmula.

Partindo do repouso, a figura embaixo da reta é um triângulo: base t, altura a·t. A área do triângulo é (base × altura) ÷ 2 = t · a·t ÷ 2 — que é exatamente a fórmula Δs = a·t²/2.

Com os números do exercício abaixo: base 8 s, altura 16 m/s, área = 8 × 16 ÷ 2 = 64 m. Guarde esse valor — ele vai reaparecer duas vezes.

Resolvendo junto

Exercício resolvido Um carro parte do repouso e acelera uniformemente a 2,0 m/s² durante 8,0 s numa pista reta. Determine (a) a velocidade ao final dos 8,0 s e (b) a distância percorrida nesse intervalo.

"Parte do repouso" é a informação escondida do enunciado: significa velocidade inicial igual a zero.

v0 = 0   ·   a = 2,0 m/s2   ·   t = 8,0 s

Toda unidade já está no SI, então não precisa converter nada.

O item (a) pede velocidade e o enunciado deu o tempo. Isso aponta direto para a primeira equação.

v = v0 + a · t
v = 0 + 2,0 · 8,0

v = 16 m/s

(a) A velocidade ao final dos 8,0 s é 16 m/s — cerca de 58 km/h.

Agora queremos deslocamento, com o tempo conhecido. É a segunda equação. Adotando a origem no ponto de partida, s0 = 0.

Δs = v0 · t + a · t22

Δs = 0 + 2,0 · (8,0)22 = 2,0 · 642

Δs = 64 m

(b) O carro percorre 64 m — o mesmo valor da área do triângulo lá de cima.

Este passo é o que mais gente pula, e é o que mais evita erro na prova.

Como a aceleração é constante, a velocidade média é a média entre a inicial e a final: (0 + 16) ÷ 2 = 8 m/s. Andando a 8 m/s durante 8 s, o carro percorre 8 × 8 = 64 m.

Terceira vez que o 64 aparece, por três caminhos diferentes: fórmula, área do gráfico e velocidade média. Quando três métodos batem, você pode confiar.

Agora você

Exercício 1 — o mesmo caminho

Uma motocicleta parte do repouso e acelera uniformemente a 3,0 m/s² durante 6,0 s.

Exercício 2 — agora é Torricelli

Um carro anda a 20 m/s quando o motorista freia com desaceleração constante de 4,0 m/s². Que distância o carro percorre até parar?

Erro mais comum nesta página. No exercício 1, elevar ao quadrado só o 6 e esquecer que o tempo inteiro está no quadrado: t² vale 36, não 12. No exercício 2, esquecer o sinal — na frenagem, a aceleração entra negativa.