A física mecânica é o primeiro assunto que aprendemos no colégio na disciplina de Física, e é normal todos se assustarem com a quantidade de informações novas que foram nos dadas, mas é importante compreender tudo que está contido nesse assunto, que é extremamente importante para podermos dar continuidade ao estudo de física em assuntos mais aprofundados e densos.O motivo pelo qual que se inicia com a mecânica é de estabelecer os princípios fundamentais necessários para descrever os movimentos que observamos ao nosso redor. Assim, desde que todos os fenômenos na natureza são o resultado de interações e essas interações são analisadas em termos de campos, damos início ao tópico de interações e campos.
O que é estudado em Física Mecânica?
Conforme mencionado anteriormente, a Mecânica é a parte da Física que estuda o movimento dos corpos, e a qual é conhecida como Mecânica Clássica ou Mecânica de Newton e ela é dividida em cinemática, dinâmica e estática.Cinemática: Nesse tópico é quando estudamos como os movimentos são descritos sem se preocupar com suas causas, o qual abrange o conteúdo de movimento retilíneo uniforme (MRU), movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), grandezas vetoriais nos movimentos e movimento circular (MCU e MCUV). É importante ressaltar que que um corpo está em movimento quando, com o decorrer com do tempo, sua posição varia em relação a um referencial.Dinâmica: É o estudo dos movimentos e suas causas o que os produzem ou os modificam, e tem como base as famosas Três Leis de Newton.Estática: Nesse tópico estudamos o equilíbrio de um sistema sob a ação de várias forças, como por exemplo: peso, normal, tração, força elástica, força de atrito, etc., tendo como base as Leis de Newton também.É muito importante entender cada tópico, já que todos eles estão interligados, ou seja, precisamos do entendimento de cinemática para dar continuidade ao estudo de dinâmica, e assim por diante.Além desses tópicos que estão inseridos na Mecânica Clássica, temos os assuntos que são de maior complexibilidade, como a Mecânica Relativística, assunto esse que não é usualmente cobrado em vestibulares, e também temos a Mecânica Quântica, a qual gera muita curiosidade por parte dos alunos, mas que é ensinada a fundo na graduação.Exemplos da Física Mecânica no cotidiano
Um assunto que é de muita importância e que gera muta dificuldade do aluno é necessário levar até ele que todo esse conteúdo está presente em nosso dia a dia, como por exemplo:Basquete
O basquete é um dos esportes mais conhecidos popularmente, e ao praticá-lo envolve diversas técnicas que, em grande parte, podem ser aprimoradas com o auxílio da Mecânica, podemos descrever algumas delas:Passe: É de conhecimento que um jogador que está com a posse de bola tem que passá-la antes que seu adversário possa intercepta-la. E para isso, o jogador terá que aplicar uma força de alta intensidade sobre a bola.Arremesso: O arremesso é semelhante com a passe de bola, mas envolve fatores ligados à trajetória da bola: altura, velocidade, ângulo de soltura e resistência do ar. Importante explicitar que nas questões de vestibulares desconsideram a resistência do ar, como se o movimento fosse no vácuo. Dependendo da distância ao cesto, o jogador deve combinar a velocidade e ângulo de lançamento, para fazer cesta.Atletismo
Outro esporte que é de grande reconhecimento é o atletismo. Dos esportes olímpicos, o mais popular é a corrida. Desde a roupa e os calçados até as características físicas do atleta influenciam nos resultados obtido por essa modalidade.O comprimento das passadas: Para atingir uma alta velocidade, o atleta depende do tamanho da passada e de sua frequência. Um dos fatores que determina o comprimento da passada é a distância horizontal entre a ponta do pé que fica no chão e o centro de gravidade do atleta, que é próximo ao umbigo). Por conta disso, nas corridas de curta distância os corredores inclinam mais o corpo na hora da largada.Frequência das passadas: Para obter boas velocidades, em geral, é melhor aumentar a frequência das passadas do que seu comprimento. A frequência é determinada pelo tempo que ele fica no ar e o tempo que ele permanece em contato com o solo.Resumo de alguns conteúdos que mais caem nos vestibulares
Movimento Retilíneo Uniforme
Esse movimento tem como principal característica a velocidade constante, ou seja, a velocidade não varia com o decorrer do tempo. Apesar de ser o movimento mais simples que se possa imaginar, ela não é muito frequente na natureza, já que em nosso cotidiano é mais recorrente ter a presença da aceleração. O que impede um objeto de manter-se em velocidade constante, quando impelido a colocar-se em movimento, são forças que atuam sobre ele. O exemplo mais simples desse fenômeno é a do carro que se move numa autoestrada plana, sem qualquer inclinação, a 100 km/h, por exemplo. Se deixarmos o carro por conta própria nessa velocidade, sem estar com o pé no acelerador, ele irá, facilmente, parar. O automóvel para como resultado da força de atrito presente no solo.Dessa forma, para conseguirmos manter a velocidade constante, precisamos buscar formas de compensar ou equilibrar as forças que tendem a desacelerar o veículo. O acelerador do veículo tem essa funcionalidade. Pode manter o carro com velocidade constante, desde que comprime, de forma adequada, o acelerador. Alguns automóveis mais modernos têm a função do piloto automático, que faz isso automaticamente, mantendo a velocidade constante.Outro exemplo é o trem, no trajeto entre as estações, o trem mantêm a sua velocidade constante. Também tem o paraquedas quando aberto, embora inicialmente realize um movimento acelerado, por conta da resistência do ar, em seguida ele entra em movimento uniforme e, dessa forma, a velocidade não aumenta.Força
O estudo de forças faz parte da Dinâmica, o qual estuda os movimentos considerando as suas causas. Na física, a força tem um significado específico que é capaz de produzir ou alterar um movimento. Como por exemplo, o que foi descrito no tópico anterior, o carro irá parar por conta da ação da força de atrito. Também podemos mencionar a força de atração entre um imã sobre metal e a força da gravidade durante a queda dos corpos. Logo, para haver uma força é preciso que ocorra interação entre dois ou mais corpos. Quando ocorre essa interação podemos dividi-las em dois tipos: a de contato e a de campo. Força de contato é quando os corpos são encostados um ao outro criando entre eles uma força, enquanto que a força de campo é quando ocorre forças entre corpos que não estão em contato.A sua principal característica é ser uma grandeza vetorial, e com isso tem módulo, direção e sentido.Exemplo:
Como a Física Mecânica é cobrado no Enem?
A mecânica é o assunto que é mais cobrado no Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), e por conta disso é necessário que você seja capaz de:- Compreender o significado de todas as equações da cinemática, conseguindo relacioná-las a situações reais e bem como aos seus gráficos;
- Identificar e classificar movimentos progressivos, retrógrados, acelerados, retardados e uniformes;
- Compreender o conceito de referencial e entender o que são movimento relativos;
- Saber aplicar as leis de Newton nos mais diferentes contextos;
- Compreender o conceito de energia mecânica, cinética e potencial e ser hábil em operar essas quantidades;
- Fazer cálculos de colisões utilizando quantidade de movimento, bem como a conservação da energia mecânica;
- Conhecer e compreender o funcionamento das leis de Kepler e de sua relação com a lei da gravitação universal;
- Entender como devem ser aplicadas as condições de equilíbrio estático a corpos cujas dimensões não podem ser desprezadas;
- Compreender as causas e efeitos dos movimentos de partículas e saber descrevê-las em formas de equações.
Alguns exercícios de Física Mecânica
1. (ENEM 2019)A agricultura de precisão reúne técnicas agrícolas que consideram particularidades locais do solo ou lavoura a fim de otimizar o uso de recursos. Uma das formas de adquirir informações sobre essas particularidades é a fotografia aérea de baixa altitude realizada por um veículo aéreo não tripulado (vant). Na fase de aquisição é importante determinar o nível de sobreposição entre as fotografias. A figura ilustra como uma sequência de imagens é coletada por um vant e como são formadas as sobreposições frontais.
O operador do vant recebe uma encomenda na qual as imagens devem ter uma sobreposição frontal de 20% em um terreno plano. Para realizar a aquisição das imagens, seleciona uma altitude H fixa de voo de 1.000 m, a uma velocidade de 50 m/s. A abertura da câmera fotográfica do vant é de 90°. Considere tg (45°) = 1.Natural Resources Canada. Concepts of Aerial Photography. Disponível em: www.nrcan.gc.caAcesso em: 26 abr. 2019 (adaptado)
Com que intervalo de tempo o operador deve adquirir duas imagens consecutivas:- a) 40 segundos
- b) 32 segundos
- c) 28 segundos
- d) 16 segundos
- e) 8 segundos
e a velocidade linear do centro de massa do disco desprezível em comparação com a velocidade angular. Em seguida, mede a altura do topo do disco em relação ao chão no ponto mais baixo de sua trajetória, obtendo 1/3 da altura da haste do brinquedo.As especificações de tamanho do brinquedo, isto é, de comprimento (C) largura (L) e altura (A) assim como da massa de seu disco de metal, foram encontradas pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir.
Conteúdo: base de metal, hastes metálicas, barra superior, disco de metal.Tamanho (C x L x A) : 300mm x 100mm x 410mmMassa do disco de metal: 30gO resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é: - a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- a) 2
- b) 5
- c) 10
- d) 20
- e) 50
Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros 
e 
para o mesmo intervalo de tempo.A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que: - a)
o carro A não se move. - b)
o carro A se move para a direita. - c)
o carro A se move para a esquerda. - d)
o carro A se move para a direita. - e)
o carro A se move para a esquerda.
Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve - a) manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação.
- b) manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.
- c) manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação.
- d) trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter a deformação.
- e) trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação.
Distância percorrida pelo avião entre duas fotos:d=0,8∙2000=1600 m
Portanto, o intervalo de tempo procurado é de:
Resposta da questão 2:BPor conservação de energia entre os pontos mais alto e mais baixo atingidos pelo brinquedo, considerando nula a energia cinética no ponto mais baixo, temos:
Resposta da questão 3:APor conservação da energia mecânica, podemos determinar o módulo da velocidade com a qual o tijolo atinge o capacete:
Pelo teorema do impulso, temos:
Obs: A rigor, levando-se em consideração a força resultante sobre o tijolo, um cálculo mais correto seria:
Nesse caso, a questão ficaria sem alternativa correta. Resposta da questão 4:BPara o carro A:Caso a cartolina fosse, por exemplo, plana, a força aplicada pelo vento sobre ela seria de mesma intensidade, mas com sentido oposto à força de reação por ela criada (de acordo com a lei da ação e reação), mantendo o carro em repouso.Contudo, como a cartolina usada tem curvatura parabólica, parte desse vento irá retornar, possibilitando o movimento do carro com uma velocidade inferior à do caso seguinte.Para o carro B:A ventoinha aplica uma força no ar para a esquerda, e este reage aplicando no sistema do carro B uma força contrária, acelerando-o para a direita. Resposta da questão 5: BPor conservação da energia mecânica:
Portanto, podemos concluir que para a velocidade ser aumentada em quatro vezes, basta manter a mesma mola (mesmo k) e aumentar em quatro vezes a sua deformação x.
