Manual Conciso de Física

Fórmulas das principais seções

Cinemática

um ramo da mecânica que estuda o movimento dos corpos sem investigar as causas de tal movimento. Responde à pergunta: como um corpo se move, não porquê.

1. Movimento Uniforme

Velocidade e Coordenada:

Fórmulas para a velocidade média e a coordenada em movimento uniforme

v=St; x=x0 ±v·t
O que significa esta fórmula?

A fórmula descreve o movimento de um corpo com velocidade constante. v é a velocidade, igual à relação entre a trajetória S e o tempo t decorrido. A coordenada x muda uniformemente, dependendo da posição inicial x₀ e da velocidade v.

Deslocamento:

Fórmulas para o deslocamento do corpo em movimento uniforme

S=x-x0 =v·t
O que significa esta fórmula?

A fórmula mostra a distância percorrida por um corpo no tempo t. Isso pode ser calculado como a diferença entre as coordenadas final e inicial (x − x₀), ou como o produto da velocidade constante v e o tempo de movimento. Só é aplicável para movimento uniforme.

2. Movimento Uniformemente Acelerado

Aceleração:

Fórmula para a aceleração como a relação entre a variação da velocidade e o intervalo de tempo

a= Δv Δt = v-v0 t
O que significa esta fórmula?

A aceleração a mostra quão rapidamente a velocidade de um corpo muda durante um período de tempo. Se o corpo acelera ou desacelera uniformemente, a variação da velocidade (Δv) é dividida pelo intervalo de tempo (Δt), resultando na aceleração em m/s².

Velocidade:

Fórmula para a velocidade em movimento uniformemente acelerado

v=v0 ±a·t
O que significa esta fórmula?

A fórmula reflete a variação da velocidade v de um corpo ao longo do tempo. A velocidade inicial v₀ aumenta (ou diminui) pela quantidade de aceleração a, multiplicada pelo tempo t. O sinal ± depende se o corpo está acelerando ou desacelerando.

Coordenada:

Fórmula para a coordenada em movimento uniformemente acelerado

x=x0 ±v0·t ±a·t22
O que significa esta fórmula?

Esta fórmula determina a posição x de um corpo em um dado momento quando se move com aceleração constante. Os termos descrevem: a coordenada inicial x₀, a contribuição da velocidade inicial v₀·t, e a contribuição da aceleração, proporcional ao quadrado do tempo. É aplicável na ausência de resistência e com aceleração constante.

3. Queda Livre

Velocidade na Queda:

Fórmula para a velocidade do corpo em queda livre ou movimento vertical

v=v0 ±g·t
O que significa esta fórmula?

Esta fórmula descreve a velocidade de um corpo durante a queda livre, começando com uma velocidade inicial v₀, levando em conta a aceleração da gravidade g e o tempo t. O sinal ± depende da direção do movimento: para cima ou para baixo.

Altura:

Fórmula para a altura em movimento vertical do corpo com velocidade inicial

h=v0·t ± g·t2 2
O que significa esta fórmula?

A fórmula descreve como a altura de um corpo muda durante o movimento vertical. O primeiro termo é a contribuição da velocidade vertical inicial, o segundo é a influência da aceleração gravitacional. O sinal ± depende da direção do movimento: para cima (altura diminuindo com o tempo) ou para baixo (altura aumentando em relação ao início).

Sem Tempo:

Fórmula para a velocidade do corpo em movimento vertical sem usar o tempo

v2= v02 ±2g·h
O que significa esta fórmula?

A fórmula permite calcular a velocidade v de um corpo sem indicar explicitamente o tempo, através de sua velocidade inicial v₀ e da altura de deslocamento h. Isso é conveniente quando se conhece a altura de queda mas não o tempo. O sinal ± depende da direção: aceleração em direção ao solo ou desaceleração ao subir.

4. Movimento Parabólico

Projeções de Velocidade:

Fórmulas para as projeções de velocidade horizontal e vertical no movimento parabólico

v0x=v0cosα; v0y=v0sinα
O que significa esta fórmula?

A velocidade inicial v₀ de um corpo lançado em um ângulo α se decompõe em dois componentes: horizontal v₀ₓ e vertical v₀ᵧ. Isso permite tratar o movimento de forma independente ao longo dos eixos X e Y, simplificando os cálculos da trajetória e o tempo de voo.

Deslocamento Horizontal:

Fórmula para o deslocamento horizontal de um corpo em movimento parabólico

x=v0x·t
O que significa esta fórmula?

A fórmula descreve a distância horizontal percorrida durante o movimento do corpo. Como não há aceleração ao longo do eixo X, o movimento é uniforme, e a trajetória é calculada usando a fórmula clássica: velocidade multiplicada por tempo.

Deslocamento Vertical:

Fórmula para o deslocamento vertical de um corpo em movimento parabólico

y=v0y·t - g·t2 2
O que significa esta fórmula?

Esta fórmula determina a posição do corpo em um dado momento após o lançamento. A primeira parte é a ascensão inercial devido ao impulso inicial, a segunda é a descida devido à gravidade. Juntas, descrevem a trajetória parabólica.

Tempo de Ascensão:

Fórmula para o tempo que um corpo leva para atingir a altura máxima no movimento parabólico

tmax= v0y g
O que significa esta fórmula?

Esta fórmula mostra quanto tempo um corpo ascenderá até atingir sua altura máxima. Neste ponto, a velocidade vertical torna-se zero. Quanto maior for a velocidade vertical inicial, mais longo será o tempo de ascensão.

Altura Máxima:

Fórmula para a altura máxima de um corpo lançado em ângulo com o horizonte

Hmax= v0y2 2g = v02 sin2α 2g
O que significa esta fórmula?

A altura máxima de voo é atingida quando a velocidade vertical se torna zero. Depende da velocidade vertical inicial e da aceleração da gravidade. A segunda versão da fórmula mostra a dependência do impulso inicial total e do ângulo de lançamento.

Alcance:

Fórmula para o alcance de um corpo lançado em ângulo com o horizonte

L= v02 sin(2α) g
O que significa esta fórmula?

Esta fórmula mostra a que distância do ponto de lançamento o corpo irá aterrissar. Depende da velocidade inicial, do ângulo de lançamento e da força gravitacional. O seno do dobro do ângulo determina o ângulo ótimo para o alcance máximo: 45°, sendo tudo o mais igual.

5. Movimento Circular

Frequência e Arco:

Fórmulas para a frequência de oscilação e o comprimento de arco de um círculo

ν=1T; S=Δφ·R
O que significa esta fórmula?

A frequência ν é o número de revoluções por segundo, inversamente proporcional ao período T de uma revolução. A fórmula do arco S mostra a trajetória percorrida por um corpo em rotação como o produto do ângulo de rotação Δφ (em radianos) e o raio do círculo R.

Deslocamento Angular:

Fórmula para o deslocamento angular de um corpo em movimento circular

Δφ= φ2- φ1
O que significa esta fórmula?

O deslocamento angular Δφ mostra o ângulo que um corpo girou durante o movimento circular. É a diferença entre os valores dos ângulos final e inicial, medidos em radianos.

Velocidade Angular:

Fórmulas para a velocidade angular no movimento de rotação do corpo

ω= Δφt= 2πT= 2πν
O que significa esta fórmula?

A velocidade angular ω mede a rapidez com que um corpo gira em torno de um eixo. Mostra quantos radianos o corpo gira por unidade de tempo. As três formas são equivalentes e revelam a relação entre o deslocamento angular, o período e a frequência de rotação.

Velocidade Linear:

Fórmulas para a velocidade linear em movimento de translação e rotação

v= St= Δφ·Rt= ω·R
O que significa esta fórmula?

A velocidade linear v mostra a rapidez com que um corpo se move ao longo de uma trajetória circular. Pode ser expressa pela distância em função do tempo, pelo deslocamento angular ou diretamente pela velocidade angular e o raio. A fórmula combina movimentos de rotação e translação.

Aceleração Centrípeta:

Fórmulas para a aceleração centrípeta em movimento circular

ac= v2R= ω2·R
O que significa esta fórmula?

A aceleração centrípeta se dirige para o centro de rotação e é necessária para manter o movimento ao longo de uma trajetória circular. Depende do quadrado da velocidade (linear ou angular) e é inversamente proporcional ao raio.

Aceleração Angular:

Fórmula para a aceleração angular como a relação entre a variação da velocidade angular e o intervalo de tempo

ε= ΔωΔt
O que significa esta fórmula?

A aceleração angular ε descreve a rapidez com que a velocidade angular de um corpo em rotação muda. É análoga à aceleração linear, mas no contexto do movimento de rotação, e depende da variação da velocidade angular em um intervalo de tempo específico.

Aceleração Tangencial:

Fórmula para a aceleração tangencial no movimento de rotação do corpo

aτ=ε·R
O que significa esta fórmula?

A aceleração tangencial aτ é responsável pela variação na velocidade linear de um corpo que se move em círculo. Ocorre quando a velocidade angular muda com o tempo (há uma aceleração angular ε). Esta aceleração atua ao longo da tangente à trajetória.