O cinemática É a área da física (mais especificamente da mecânica clássica) que se preocupa em estudar o movimento dos corpos sem levar em conta suas causas. Ele se concentra em estudar as trajetórias dos corpos ao longo do tempo através do uso de magnitudes como deslocamento, velocidade e aceleração.
Algunas de las cuestiones que abarca la cinemática son la velocidad a la que se desplaza un tren, el tiempo que tarda en llegar un autobús a su destino, la aceleración que requiere un avión en el momento de despegue para alcanzar la velocidad necesaria para despegar, entre outras.
Para fazer isso, a cinemática usa um sistema de coordenadas que permite que as trajetórias sejam descritas. Este sistema de coordenadas espaciais é chamado de sistema de referência. O ramo da física que trata do estudo dos movimentos levando em consideração suas causas (forças), é a dinâmica..
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Etimologicamente, a palavra cinemática tem sua origem no termo grego κινηματικος (kynēmatikos), o que significa movimento ou deslocamento. Não surpreendentemente, o primeiro registro de estudos sobre o movimento corresponde aos filósofos e astrônomos gregos.
No entanto, só no século XIV surgiram os primeiros conceitos sobre cinemática, que se encontram na doutrina da intensidade das formas ou na teoria dos cálculos (cálculos) Esses desenvolvimentos foram feitos pelos cientistas William Heytesbury, Richard Swineshead e Nicolás Oresme.
Posteriormente, por volta do ano de 1604, Galileu Galilei realizou seus estudos sobre o movimento em queda livre de corpos e de esferas em planos inclinados..
Entre outras coisas, Galileu estava interessado em entender como os planetas e projéteis de canhão se moviam.
O início da cinemática moderna é considerado como tendo ocorrido com a apresentação de Pierre Varignon em janeiro de 1700 na Royal Academy of Sciences de Paris..
Nesta apresentação ele deu uma definição do conceito de aceleração e demonstrou como ela pode ser deduzida da velocidade instantânea, usando apenas o cálculo diferencial..
Especificamente, o termo cinemática foi cunhado por André-Marie Ampère, que especificou quais eram os conteúdos da cinemática e o inseriu no campo da mecânica..
Finalmente, com o desenvolvimento por Albert Einstein da Teoria da Relatividade Especial, um novo período começou; é o que se conhece como cinemática relativística, em que o espaço e o tempo não têm mais caráter absoluto.
A cinemática se concentra no estudo do movimento dos corpos sem entrar na análise de suas causas. Para isso, utiliza o movimento de um ponto material, como representação ideal do corpo em movimento..
O movimento dos corpos é estudado do ponto de vista de um observador (interno ou externo) no quadro de um sistema de referência. Assim, a cinemática expressa matematicamente como o corpo se move a partir da variação das coordenadas da posição do corpo com o tempo.
Desta forma, a função que permite expressar a trajetória do corpo não depende apenas do tempo, mas também da velocidade e aceleração..
Na mecânica clássica, o espaço é considerado um espaço absoluto. Portanto, é um espaço independente dos corpos materiais e de seus deslocamentos. Ele também considera que todas as leis físicas são cumpridas em qualquer região do espaço..
Da mesma forma, a mecânica clássica considera que o tempo é um tempo absoluto que passa da mesma forma em qualquer região do espaço, independentemente do movimento dos corpos e de qualquer fenômeno físico que possa ocorrer..
A velocidade é a magnitude que permite relacionar o espaço percorrido e o tempo utilizado para percorrê-lo. A velocidade pode ser obtida derivando a posição em relação ao tempo.
v = ds / dt
Nesta fórmula s representa a posição do corpo, v é a velocidade do corpo e t é o tempo.
A aceleração é a magnitude que permite relacionar a variação da velocidade com o tempo. A aceleração pode ser obtida derivando a velocidade em relação ao tempo.
a = dv / dt
Nesta equação, a representa a aceleração do corpo em movimento.
Como o próprio nome sugere, é um movimento em que o movimento ocorre em linha reta. Por ser uniforme, é um movimento em que a velocidade é constante e, portanto, a aceleração é zero. A equação do movimento retilíneo uniforme é:
s = s0 + v / t
Nesta fórmula s0 representa a posição inicial.
Novamente, é um movimento em que o movimento ocorre em linha reta. Por ser acelerado uniformemente, é um movimento em que a velocidade não é constante, pois varia com a aceleração. As equações do movimento retilíneo uniformemente acelerado são as seguintes:
v = v0 + a ∙ t
s = s0 + v0 ∙ t + 0,5 ∙ a tdois
Nestes v0 é a velocidade inicial e a é a aceleração.
A equação do movimento de um corpo é expressa pela seguinte expressão: s (t) = 10t + tdois. Determinar:
a) O tipo de movimento.
É um movimento uniformemente acelerado, pois tem uma aceleração constante de 2 m / sdois.
v = ds / dt = 2t
a = dv / dt = 2 m / sdois
b) A posição 5 segundos após o início do movimento.
s (5) = 10 ∙ 5 + 5dois= 75 m
c) A velocidade quando 10 segundos se passaram desde o início do movimento.
v = ds / dt = 2t
v (10) = 20 m / s
d) O tempo que leva para atingir a velocidade de 40 m / s.
v = 2t
40 = 2 t
t = 40/2 = 20 s
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