A cinemática vetorial é a área da física que estuda os movimentos a partir de seus vetores, ou seja, com grandezas que possuem intensidade, direção e sentido. Esses componentes são responsáveis por propiciar a movimentação dos corpos, de forma que somam-se entre si para construir o deslocamento desses objetos.
Neste artigo, você encontra informações sobre a cinemática, diferenciando o estudo escalar da compreensão vetorial, pode aprender conceitos vetoriais como aceleração e velocidade, além de compreender princípios das operações com vetores. Leia mais!
Navegue pelo conteúdo
Cinemática: vetorial e escalar
A palavra cinemática tem relação com o grego “kínema”, que indica movimento, assim, a cinemática é um ramo da física com o objetivo principal de compreender o deslocamento dos corpos no espaço.
Essa área de estudo é abrangente e as movimentações podem ser descritas a partir de diferentes pontos de vista. No caso da cinemática escalar, são atribuídos valores numéricos a itens como deslocamento, velocidade, aceleração, tempo de movimento, entre outras grandezas, para entender quantitativamente a trajetória.
Já na cinemática vetorial, a finalidade está na compreensão do movimento do ponto de vista mais vetorial, de forma que a direção e o sentido dos vetores são dois atributos que ganham destaque nesses estudos. A intensidade (ou módulo) do vetor também importa para a construção dos cálculos vetoriais.
Cinemática vetorial: conceitos
Para a compreensão completa deste tema, é importante conhecer os vetores. São representados por setas, que estão uma direção (horizontal, vertical ou diagonal), um sentido (esquerda, direita, para cima, para baixo ou nas diagonais) e uma intensidade.
Na cinemática vetorial, por exemplo, a velocidade é uma grandeza vetorial. Ela será dada por metros por segundo, segundo o Sistema Universal de unidades, e seu vetor aponta em qual sentido e direção ela está agindo sobre o corpo.
Para facilitar o estudos dos vetores, ainda, é possível realizar cálculos e decomposição deles, utilizando um plano cartesiano. Assim, é possível chegar a uma resultante, que é o vetor que indica a ação final de todos os vetores sobre um corpo, acompanhe a imagem a seguir!
Imagine que um corpo está sob a ação de duas velocidades diferentes, uma vertical para cima (a) e uma horizontal para a direita (b). A velocidade total, resultante, sobre esse corpo será dada por um vetor que considere intensidades, direção e sentido de a e b, como o vetor vermelho (a + b).
Além de encontrar o vetor resultante, é possível partir de um vetor diagonal e decompô-lo nos eixos vertical e horizontal de um plano cartesiano. Essa operação facilita a soma e subtração em apenas duas direções.
Nesses casos, é relevante utilizar fórmulas da geometria para encontrar a intensidade das resultantes ou vetores decompostos, como o teorema de pitágoras, razões trigonométricas e ângulos geométricos.
Estudo dos vetores em cinemática
Durante a resolução de um exercício em cinemática vetorial, é preciso realizar um cuidadoso estudo dos vetores que atuam sobre um corpo. O primeiro passo é determinar uma reta de trajetória, que indique qual sentido é positivo ou negativo.
Quando os vetores apontam para o mesmo sentido que a reta, têm a intensidade positiva. Quando apontam para sentido contrário à reta, então apresentam intensidade negativa. No caso de velocidade e aceleração, ainda, é necessário manter em mente que:
- Quando a aceleração e a velocidade apontam para o mesmo sentido, há aumento da velocidade ao longo da trajetória;
- Quando a aceleração e a velocidade estão em sentidos opostos, há uma desaceleração do movimento ao longo do tempo.
Acompanhe algumas fórmulas que permitem encontrar a velocidade vetorial média e a aceleração vetorial média de um deslocamento:
Vm = Δd/Δt
am = Δv/Δt
Deslocamento vetorial
É possível fazer a descrição vetorial do deslocamento de um corpo no espaço, ou seja, qual foi sua alteração de posição no espaço desde o início do movimento até o término. Nessas condições, é importante levar em consideração a direção e o sentido final deste deslocamento e não apenas valores quantitativos atribuídos ao posicionamento no espaço.
Diante disso, considera-se apenas a posição inicial e final do movimento, desconsiderando as diferentes idas e vindas que podem ocorrer durante a trajetória. Acompanhe um exemplo e a imagem abaixo.
Uma família partiu da cidade C em direção a cidade D, mas no meio do percurso ocorreu uma intercorrência e eles resolveram viajar para visitar alguns familiares na cidade A. Do ponto de vista vetorial: há um vetor entre C e D, que seria o deslocamento previsto para o trajeto, mas, com a intercorrência há um novo deslocamento no ponto x (entre C e D), com direção a A.
Por fim, o deslocamento vetorial dessa família é demonstrado do ponto de partida (C) e o ponto final de parada (D), de forma que o sentido será para a esquerda, diferente daquilo que foi planejado no início do movimento.
Questão sobre cinemática vetorial
Enem (2013)
Uma pessoa necessita da força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfície. Logo, uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força de atrito exercida pelo chão em seus pés.
Em relação ao movimento dessa pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada no texto?
A) Perpendicular ao plano e no mesmo sentido do movimento.
B) Paralelo ao plano e no sentido contrário ao movimento.
C) Paralelo ao plano e no mesmo sentido do movimento.
D) Horizontal e no mesmo sentido do movimento.
E) Vertical e sentido para cima.
Resposta: Ao andar, empurramos nossos pés para trás, enquanto o atrito atua sobre a sola dos pés paralelo ao plano do solo e para frente. A imagem abaixo demonstra essa atuação da força de atrito sobre um corpo.
Alternativa correta: C.
Estude mais com a Coruja!
A banca de provas da faculdade dos seus sonhos tem testes com primeira e segunda fase? O Estratégia Vestibulares pode te ajudar! Nossos simulados são construídos com base no modelo de prova de cada banca, com gabarito e correção, inclusive para os exercícios discursivos da segunda fase.
Para estudar e consolidar ainda mais os pontos de maior dificuldade, conte com os cursos da Coruja. Além de aulas claras, didáticas e direcionadas, os materiais são acessíveis em diversas plataformas, com ferramentas interativas, possibilidade de anotar e destacar conteúdos. Conheça essa e outras vantagens ao clicar no banner abaixo.
