A mecânica é uma área da Física que tem como foco o estudo do movimento e do repouso de um corpo, independente de estar ou não sob a ação de uma força.
O estudo dos movimentos em questão compreende o deslocamento de pessoas e veículos, até o movimento dos astros celestiais ao redor do Sol.
Essa área da física se divide em: cinemática, dinâmica e estática. Em síntese, a cinemática visa a análise matemática dos movimentos. Por outro lado, a dinâmica estuda as causas que dão origem aos movimentos. Por fim, a estática se dedica a estudar as condições de equilíbrio em corpos extensos.
O que é estudado na mecânica?
A mecânica tem como principal foco o estudo do movimento dos corpos. Por conta disso, este ramo da Física engloba uma ampla variedade de estudos, como os corpos celestes e o deslocamento de pessoas e veículos, por exemplo.
A palavra mecânica vem do latim “mechanìca”, que significa a arte de construir uma máquina. Sendo assim, várias pesquisas foram desenvolvidas tendo como base os conceitos e aplicabilidades da mecânica, tais como:
- As Leis de Kepler e a Lei da Gravitação Universal, que explicam as órbitas de planetas, asteroides e satélites;
- O movimento de objetos aéreos, como foguetes, dardos, balas e flechas;
- O processo de funcionamento de máquinas simples, como balanças, roldanas, etc;
- O movimento de partículas, observadas em campos elétricos e magnéticos, como ocorre no fenômeno da Aurora Boreal;
Atualmente, essa área de estudo se define como a fatia que abrange o estudo e a análise do movimento e repouso dos corpos, mas, também, envolve sua evolução no tempo, assim como seu deslocamento.
Além disso, a mecânica também é responsável por estudar a ação de forças, além dos efeitos seguintes sobre seu ambiente. Nesse sentido, seu estudo é de imensa importância, já que se aplica à várias ciências. Na Geologia, por exemplo, ela é usada no estudo da movimentação das placas tectônicas.
Quais são as áreas da mecânica?
Como existem algumas variáveis no estudo da mecânica, essa área é subdividida em outras para tornar mais fácil o entendimento de cada tipo de movimento:
1- Cinemática
A cinemática é uma área da mecânica que apresenta uma análise matemática dos movimentos. Ou seja, na análise é possível identificar equações e gráficos que podem tanto expressar o movimento, quanto diferenciá-los.
Entretanto, a cinemática não cuida das causas dos movimentos, ou seja, apenas o analisa em si e propõe padrões matemáticos. Como exemplo, temos as bombas lançadas de um avião. Neste caso, por meio da cinemática, é possível calcular onde a bomba vai explodir.
Além disso, na cinemática, podemos destacar alguns movimentos, como o uniforme, o variado e o circular:
Movimento uniforme
No movimento uniforme, a velocidade do corpo é constante e ele se desloca apenas em linha reta. A função horária da posição é a principal equação usada no estudo do movimento uniforme: S = S0 + v.t A equação consiste na posição do corpo em certo tempo mais a velocidade vezes o intervalo de tempo.
Movimento uniformemente variado
Em resumo, o movimento uniforme variado é o movimento onde a velocidade de um corpo muda a taxas constantes. Nesse sentido, quando a velocidade sobe, temos o movimento acelerado. Por outro lado, quando a velocidade diminui temos o movimento retardado.
As equações mais importantes para a descrição desse tipo de movimento, são as função horária da posição, da velocidade e a equação de Torricelli.
A fórmula de função horária da posição é: S = S0 + V0.t + a.t2/2. Ela serve para relacionar a posição do corpo no espaço com o tempo de deslocamento. Já a fórmula de velocidade é: v = Δs/Δt, onde Δs é o deslocamento e Δt é o intervalo de tempo. Por fim, a equação de Torricelli é:
A fórmula é composta por v0 ao quadrado mais 2 a delta S. Desse modo, temos que o v0 é a velocidade inicial, a é a aceleração e delta S é o deslocamento.
Movimento circular uniforme
Nesse caso, a direção da velocidade de um móvel muda de forma constante e, portanto, a sua distância a um ponto do espaço continua.
Apesar de ser chamado de movimento circular uniforme, esse movimento é acelerado. Afinal, para que se possa descrever uma trajetória circular, é preciso que haja a existência de uma aceleração centrípeta.
Existem várias equações que estudam o movimento circular como, por exemplo, a equação ω = ∆φ/∆t que calcula a velocidade angular (ω) que é a razão entre o deslocamento angular pelo intervalo de tempo do movimento.
Movimento circular uniformemente variado
Por fim, o movimento circular uniformemente variado (MCUV) é um tipo um pouco mais geral do MCU. Ele engloba não apenas a aceleração centrípeta, mas também a aceleração angular e tangencial constantes, que fazem com que a velocidade angular do móvel varie de forma uniforme.
Assim como no caso do movimento uniformemente variado, no estudo do MCUV são usadas funções horárias de posição e velocidade bem parecidas, por exemplo a função horária da velocidade: v (t) = v0 + a.
2- Dinâmica
A dinâmica é a parte da mecânica que estuda as causas que dão origem aos movimentos. Dessa forma, a dinâmica pode ser chamada igualmente de estudo das forças, já que todo movimento tem uma força como origem.
Neste estudo das forças, as leis de Newton se destacam. Além disso, também fazem parte da dinâmica o estudo da energia, além do impulso e a quantidade de movimento empregado sobre um corpo.
Em síntese, as leis desenvolvidas por Isaac Newton falam sobre o movimento dos corpos. Desenvolvidas ainda no século XVIII, as três Leis de Newton são compostas por:
- Primeira Lei de Newton: Princípio da Inércia;
- Segunda lei de Newton: Princípio da Dinâmica;
- Terceira Lei de Newton: Princípio da Ação e Reação.
Enfim, as três leis acima são as bases do estudo da dinâmica do Ensino Médio, e é com base nelas que se derivam as outras equações dessa subárea e da cinemática.
3- Estática
A estática é uma parte da mecânica que se dedica a estudar as condições de equilíbrio em corpos extensos. Desse modo, a estática é responsável por determinar as medidas, a intensidade da força e de torques necessárias para que um corpo mantenha o equilíbrio. Esse tipo usa muito as leis de Newton.
Como a mecânica é cobrada no Enem?
A mecânica é uma das áreas da física mais cobradas no ENEM. Por isso, se você vai fazer o exame, é essencial que você estude sobre mecânica e seja capaz de:
- Entender o significado das equações de cinemática e saiba como relacionar essas equações com as situações da vida real.
- Saiba qual é o conceito de referencial e o que são movimentos relativos.
- Compreender as causas e efeitos dos movimentos de partículas e como descrevê-las em forma de equações.
- Você deve saber identificar e categorizar os movimentos regressivos, progressivos, uniformes e acelerados.
- É essencial que você saiba aplicar as três leis de Newton em vários contextos.
- Saiba como fazer os cálculos de colisões usando a quantidade de movimento e a conservação de energia mecânica.
- Entenda o conceito de energia mecânica, potencial e cinética e saiba como operar com as quantidades.
- Por fim, você deve conhecer e entender o funcionamento das leis de Kepler e de sua relação com a lei da gravitação universal.
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Fontes: Brasil Escola, Stoodi, Mundo Educação, Stoodi, Estrategia, Educa mais Brasil, Stoodi, Alunos Online e Quero Bolsa
