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Grandezas da Mecânica, Tempo, Espaço, Velocidade e Aceleraçã

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Julia Bezerra

on 13 June 2016

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Transcript of Grandezas da Mecânica, Tempo, Espaço, Velocidade e Aceleraçã

Criação do Sistema Internacional de Unidades
Até meados de 1960, em todo mundo havia vários sistemas de unidades de medida, ou seja, existiam diferentes unidades fundamentais que originavam inúmeras unidades derivadas. As grandezas força e velocidade, por exemplo, possuíam cerca de uma dezena de unidades diferentes em uso. De certa forma, essa grande quantidade de unidades fundamentais atrapalhava o sistema de medidas, já que as unidades eram diferentes em cada região. Em virtude dessa divergência de unidades fundamentais, a 11a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) criou o Sistema Internacional de Unidades (SI).
O Sistema Internacional de Unidades (SI) deveria estabelecer para cada grandeza somente uma unidade. O acordo em relação à utilização de apenas uma unidade foi realizado em 1971, na 14ª CGPM. Nessa conferência foram selecionadas as unidades básicas do SI: metro, quilograma, segundo, ampère, kelvin, mol e candela, correspondentes, respectivamente, às grandezas fundamentais comprimento, massa, tempo, intensidade de corrente elétrica, temperatura, quantidade de matéria e intensidade luminosa.
Do mesmo modo, foram estabelecidos os seus símbolos, unidades derivadas, unidades suplementares e prefixos. O progresso científico e tecnológico tem possibilitado a redefinição dos padrões dessas grandezas. A tabela abaixo nos mostra as unidades de base do SI, bem como seus símbolos.
Tempo:

Como se mede o tempo?

O tempo é medido através de meios desenvolvidos pelo homem ao longo do tempo. Esses meios surgiram como fruto de longos estudos e observações. Para medir o ano, por exemplo, contamos o número de voltas completas que a Terra efetua em torno do Sol. Para medirmos os dias, por exemplo, contamos o número de rotações que a Terra efetua em torno de seu próprio eixo. Desses exemplos, tiramos a conclusão de que a medida do tempo é feita por meio da contagem de fenômenos periódicos.
Aceleração
O que são grandezas?
Em Física, chamamos de grandeza aquilo que pode ser medido, como velocidade, tempo, massa e força. Embora saibamos que existem dezenas de grandezas físicas, alguns padrões e definições são estabelecidos para um número mínimo de grandezas fundamentais. A partir das grandezas fundamentais, são definidas unidades para as demais grandezas, ditas grandezas derivadas.
Dessa forma, da grandeza fundamental comprimento, por exemplo, cuja unidade é o metro, definem-se unidades derivadas, como área (metro quadrado) e volume (metro cúbico). As grandezas fundamentais comprimento e tempo, por exemplo, definem a unidade de velocidade e aceleração.

Grandezas da Mecânica, Tempo, Espaço, Velocidade e Aceleração
Em Física, aceleração é a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo, ou seja, é a rapidez com que a velocidade de um corpo varia. É uma grandeza vetorial que como tal possui módulo, direção e sentido. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de aceleração é o metro por segundo ao quadrado (m/s2).
No movimento retilíneo uniforme (MRU) a velocidade é sempre constante, sendo assim, esse tipo de movimento não possui aceleração, ou melhor, sua aceleração é nula (a = 0). Porém, no movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), como o próprio nome diz, a velocidade varia de forma uniforme em todos os instantes do movimento. Assim, a aceleração do movimento é constante e pode ser determinada da seguinte forma:


Onde:
am é a aceleração média;
ΔV é a variação de velocidade: ΔV= V2 – V1
Δt é o intervalo de tempo que ocorre a variação da velocidade: Δt = t2 – t1.

No Sistema Internacional de Pesos e Medidas (SI) o segundo é a unidade de medida de tempo. Porém, dela advêm algumas outras: minuto, hora, dia etc. Para converter essas unidades derivadas em segundos utilize a seguinte equivalência:
minuto (min) = 1 min = 60 s
hora (h) = 1 h = 60 min = 3 600 s
dia = 1 dia = 24 h = 1440 min = 86 400 s

Unidades de medidas de tempo
Instante é a localização de uma ocorrência, de um momento, no tempo. Por exemplo, quando se diz: qual foi o ano do seu nascimento?
Intervalo de tempo é uma sucessão de instantes e é representado por Dt = t2 – t1.
Instante e intervalo de tempo
Velocidade
A velocidade escalar média (vm) de um móvel é, por definição, a razão entre o deslocamento escalar (ΔS) e o intervalo de tempo (Δt) gasto para percorrê-lo. Assim, a expressão matemática da velocidade escalar média é:

Na equação acima temos:
Vm – velocidade escalar média.
ΔS – variação do espaço.
Δt – variação do tempo.
O intervalo de tempo (Δt) é a diferença entre o instante inicial to e o instante final t, correspondente ao início e ao fim do percurso, e é representado pela expressão:
∆t=t-t0
Vejamos que como (Δt) é uma grandeza positiva, vm terá sempre o mesmo sinal de (ΔS). No SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de medida da velocidade média é m/s.

Espaço
Quando conhecemos a trajetória descrita por um móvel, segundo um referencial, podemos dispensar o uso de eixos cartesianos e definir a posição do móvel ao longo da trajetória, tomando um ponto desta como referência. Este ponto de referência é denominado origem (O) e a posição do móvel, espaço (s).
Função Horária do Espaço
Durante o movimento de um ponto material, a sua posição varia com o decorrer do tempo. A maneira como a posição varia com o tempo é a lei do movimento ou função horária.

As variáveis s e t têm unidades, que devem ser indicadas quando se representa a função. Normalmente são utilizadas as unidades do Sistema Internacional (SI), ou seja:
• espaço metros (m)
• tempo segundos (s)

Na mecânica, o SI corresponde ao sistema MKS, que tem como unidades fundamentais: metro, quilograma e segundo.
Mecânica
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