Mecânica - Aula 14

14ª aula
Cinemática vetorial (II)

Borges e Nicolau

Aceleração vetorial média (a_m)

Seja v₁ a velocidade de um móvel num instante t₁ e v₂ sua velocidade num instante posterior t₂.

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A aceleração vetorial média a_m é o quociente entre a variação da velocidade 
Δv = v₂ - v₁ e o correspondente intervalo de tempo Δt = t₂ - t₁.

a_m tem a direção e o sentido de Δv.

Aceleração vetorial instantânea (a)

Aceleração centrípeta (a_cp)
É a aceleração que indica a variação na direção da velocidade vetorial. Existe aceleração centrípeta sempre que o móvel percorre trajetória curva.

Características de a_cp:

Módulo: Ia_cpI = v²/R, em que v é a velocidade escalar e R, o raio da curva descrita.
Direção: perpendicular à velocidade vetorial em cada ponto.
Sentido: orientado para o centro (C) de curvatura da trajetória.

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Aceleração tangencial (a_t)
É a aceleração que indica variação no módulo da velocidade vetorial. Existe aceleração tangencial nos movimentos variados.

Características de a_t:

Módulo: Ia_tI = IαI, em que α é a aceleração escalar.
Direção: tangente à trajetória.
Sentido: o mesmo de v se o movimento for acelerado, oposto ao de v se o movimento for retardado.

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Aceleração vetorial (a)
É a soma vetorial da aceleração centrípeta (a_cp) e da aceleração tangencial (a_t):

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Exercícios básicos
x
Lembrete:
Notação vetorial em negrito
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Exercício 1:
Um ciclista realiza um movimento circular e uniforme com velocidade escalar 
v = 10 m/s. No instante t₁ = 10 s ele passa pela posição A e no instante 
t₂ = 30 s pela posição B, movimentando-se no sentido horário.

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a) Represente as velocidade vetoriais v₁ e v₂ nos instantes em que o ciclista passa por A e B, respectivamente.
b) Represente o vetor Δv = v₂ - v₁.
c) Calcule o módulo de Δv.
d) Calcule o módulo da aceleração vetorial média a_m no intervalo de tempo 
de t₁ a t₂.

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Exercício 2:
Retome o exercício anterior e represente a aceleração vetorial no instante em que o ciclista passa pela posição C e calcule o módulo desta aceleração. Sabe-se que o raio da trajetória é de 100 m.

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Exercício 3:
Um carro parte do repouso e realiza um movimento circular e uniformemente variado de raio 100 m, com aceleração escalar α = 2 m/s².
a) Calcule os módulos da aceleração centrípeta, da aceleração tangencial e da aceleração total, 5 s após a partida. Sabe-se que neste instante o carro está passando pela posição P.
b) Represente os vetores velocidade, aceleração centrípeta, aceleração tangencial e aceleração total, no instante em que o carro passa por P.

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Exercício 4:
Uma moto desenvolve um movimento circular e num determinado instante passa pela posição P. Neste instante representamos sua velocidade vetorial v, a aceleração resultante a e suas componentes centrípeta a_cp e tangencial a_t.
Responda:
a) O movimento da moto, no instante em que passa por P, é acelerado ou retardado?
b) Sendo o módulo da aceleração resultante na posição P igual a 6 m/s², calcule os módulos das acelerações tangencial e centrípeta.
c) No instante indicado v = 10 m/s, qual é o raio da trajetória?
Dados: sen 30º = 0,5 e cos 30º = √3/2

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Exercício 5:
Complete a tabela escrevendo uma das opções: nula ou não nula.

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