Cinemática: entenda o movimento sem decorar fórmula.

Cinemática é a parte da mecânica que descreve como o movimento acontece, onde o corpo está, com que velocidade e com que aceleração, seja o carro que anda, a bola que cai ou o ponteiro que gira, sem ainda perguntar por que ele acontece. O porquê fica com a dinâmica.

Quando a gente está falando de cinemática, a gente está falando do estudo do movimento, como é que as coisas se movem. Só isso. E aqui você não vai decorar fórmula: a gente parte do fenômeno, entende o que está acontecendo e deixa a equação aparecer como consequência.

Este guia tem uma ordem. Primeiro os conceitos, referencial, posição, velocidade e aceleração. Depois os tipos de movimento: uniforme, uniformemente variado, queda livre e circular. E os gráficos. No fim, você escolhe por onde aprofundar.

A cinemática descreve como o movimento acontece. A dinâmica explica por que ele acontece. É essa a linha que separa as duas.

Quando a gente fala de cinemático a gente está preocupado em descrever como os movimentos acontecem. Pega um objeto e solta ele: a cinemática vai querer entender como que é o movimento dele, quantos segundos demora para ele cair, qual que é a distância que ele percorre até ele cair, como é que a velocidade vai mudando ao longo do movimento. Mas é isso, essencialmente a gente quer descrever como o movimento se dá, sem perguntar quem causou aquilo. A dinâmica é a outra metade: ela entra para entender a natureza e a causa do movimento, ou seja, as forças.

Por isso a cinemática vem primeiro no estudo. Você aprende a descrever antes de aprender a explicar. Toda a base da física até o século XX se constrói em cima dessa descrição.

Movimento e repouso não são propriedades do corpo. Eles dependem do referencial, do ponto a partir do qual você observa.

Ninguém se move em relação a si mesmo. Aonde você foi, lá você está. Agora repara: você sentado no ônibus está parado em relação ao banco e voando em relação ao poste lá fora. As duas coisas são verdade ao mesmo tempo, muda só de onde você olha.

Galileu deu a melhor definição de repouso que existe: o repouso é o movimento compartilhado. Porque o movimento compartilhado não é percebido. Dois objetos que compartilham o mesmo movimento não perceberão, não se darão conta de que eles possuem aquele movimento. É por isso que a gente não sente a Terra transladando em torno do Sol a mais de 100 mil km por hora, todo mundo aqui em cima compartilha esse movimento, então ninguém percebe.

Entender o referencial é a chave que destrava todo o resto da cinemática, beleza?

Antes de qualquer fórmula, três palavras precisam estar firmes: posição, deslocamento e trajetória.

• Posição é onde o corpo está em relação a um ponto de referência.
• Deslocamento (Δs) é a variação dessa posição, do início ao fim, para onde ele foi.
• Trajetória é o caminho desenhado no espaço enquanto ele se move.

E a trajetória também depende do referencial. A ponta da hélice de um avião descreve um círculo para quem está dentro, mas para quem está no chão ela desenha uma hélice esticada, porque o avião avança enquanto a ponta gira.

O que explica isso é uma sacada de Galileu: movimentos em direções perpendiculares podem ser estudados de modo separado, porque eles são independentes, um não afeta o outro. O giro e o avanço acontecem ao mesmo tempo, sem um atrapalhar o outro. Junta os dois e aparece a hélice.

Velocidade é o tanto que a posição muda no tempo. Aceleração é o tanto que a velocidade muda no tempo. Uma é a taxa da outra, e essa é a ideia inteira, antes de qualquer conta.

Quando a gente disse de aceleração, a gente está falando justamente do tanto que a velocidade muda no tempo. Essa é a definição de aceleração média.

Agora, velocidade tem dois sabores:

• Velocidade média olha o trecho inteiro: o deslocamento dividido pelo tempo gasto.
• Velocidade instantânea é a de um instante só, a que o velocímetro do carro mostra agora.

Com a aceleração é a mesma lógica. No movimento de aceleração constante a velocidade varia de quantidades iguais em tempos iguais, como na queda livre, com g ≈ 10 m/s².

Repara que as duas definições nasceram do mesmo molde, "o tanto que algo muda no tempo". É desse molde que as fórmulas vão sair, sacou?

Movimento uniforme é aquele em que a velocidade não muda: o corpo percorre distâncias iguais em tempos iguais. O primeiro deles é o movimento uniforme, que na boa, é o movimento mais idiota de todos. Realmente, ele é a coisa mais simples que existe, não tem absolutamente nada que seja mais simples do que isso, e é por isso mesmo que ele é o melhor lugar pra começar.

Daí sai a função horária da posição: a posição atual é igual à posição inicial mais a distância percorrida. Ou seja:

Por isso entender de onde a fórmula vem importa mais do que decorá-la: você passa a saber exatamente quando ela funciona, beleza?

No movimento uniformemente variado a velocidade não é constante. Quem é constante agora é a aceleração, então a velocidade muda de quantidades iguais em tempos iguais.

Daí vêm as duas funções horárias:

E quando você quer relacionar velocidade com deslocamento sem passar pelo tempo, mistura as duas e chega em Torricelli: a velocidade final ao quadrado é igual à velocidade inicial ao quadrado mais duas vezes a aceleração vezes o deslocamento.

O caso mais famoso de MUV é a queda livre: todos os corpos caem com a mesma aceleração, a da gravidade, que na superfície da Terra vale aproximadamente 10 m/s².

As fórmulas da cinemática são poucas, e todas saem dos conceitos que você já entendeu. A posição onde um indivíduo está é igual à posição inicial mais a distância que ele percorreu em relação a essa posição inicial, e o resto é variação disso.

Na tabela, cada equação vem com o que cada letra significa, a unidade no SI e a dica de quando usar:

Tudo renderizado de forma legível, porque fórmula de física tem que ser correta e clara, não uma imagem borrada nem um span achatado que troca a fração por um traço no meio do texto.

Cinemática é um dos assuntos de física que mais cai no ENEM, é assunto super importante recorrente na prova de física do ENEM, e por isso vale priorizar. É um apanhado geral cabuloso de cinemática, das coisas mais relevantes de cinemática para a prova do Enem.

As frentes que mais aparecem são quatro:

• Movimento uniforme e velocidade média, interpretar um deslocamento num tempo, converter km/h e m/s.
• MUV, frenagem, aceleração, distância percorrida.
• Queda livre e lançamento vertical, tudo caindo com g ≈ 10 m/s².
• Movimento circular uniforme, o ponteiro, a roda, a curva.

Para cada frente, o que você treina é interpretar o enunciado e montar a equação certa, não decorar resultado. Se você erra mais numa frente, é nela que você aprofunda na página correspondente.

No gráfico de posição por tempo, a inclinação fornece a velocidade. No gráfico de velocidade por tempo, a inclinação fornece a aceleração. E a área debaixo da curva de velocidade dá o deslocamento.

E quando a curva não é uma reta? Mas se você imaginar que essa curva é composta por retas, basta se olhar aonde a reta fica mais inclinada, você sabe aonde a velocidade é maior. Você lê a inclinação ponto a ponto, e quanto maior a inclinação, maior a velocidade naquele instante.

Não é pra memorizar o negócio. É pra sacar o porquê, porque entendendo a regra da inclinação e da área, você resolve qualquer gráfico que a prova jogar.

Agora que você tem o mapa inteiro da cinemática na cabeça, escolhe por onde aprofundar. Cada tipo de movimento tem a sua página, com a dedução completa e os exercícios resolvidos:

• Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), as duas equações e a dedução de Torricelli.
• Análise gráfica, ler velocidade e aceleração na forma da curva.

A ideia é simples: você não precisa engolir tudo de uma vez. Pega o assunto em que você mais trava ou mais erra na prova e aprofunda nele primeiro. Depois volta aqui e pega o próximo.

Esse é o percurso, dos conceitos que você acabou de entender para o detalhe de cada movimento, no seu ritmo, entendendo cada um antes de decorar qualquer coisa.