A Física Teórica

2.3 Física Teórica

          A construção de um motor a vapor, assim como qualquer outra situação adjunta ao cotidiano, tem como profundeza análises e acontecimentos relacionados à física teórica. A física teórica busca utilizar modelos e situações matemáticas de análise, assim como também utilizar de conceitos físicos preestabelecidos, além de tudo isso, é importante também salientar que existem técnicas de dedução lógica e observações críticas, tudo isso com o objetivo de explicar e prever de modo coerente e racional os fenômenos físicos existentes.

          Os parâmetros de análise para entender tudo o que acontece em relação à parte teórica de relações do motor (outrossim, fundamentações ideológicas), tem como base de abordagem a cinemática, tanto de forma retilínea como de maneira circular. Sendo assim, a parte teórica das relações físicas será de extrema importância para o funcionamento adequado do motor.

          Para um aprofundamento no tema, além da conclusão do curso de Física I, utilizou-se como base de pesquisas e absorção de conhecimentos, os seguintes livros: “Fundamentos de Física – Halliday, Resnick & Walker – Vol. 1, 9° ed.” e “Cálculo 1 – Stewart – Vol. 1, 7° ed.”.

 2.3.1 Movimento Retilíneo

          Movimento Retilíneo Uniforme (MRU): Define um corpo em movimento em relação a um referencial, movimento este que está ao longo de uma reta de forma uniforme, ou seja, com velocidade constante. Para entendermos melhor essa definição vamos analisar um gráfico velocidade x tempo.

                                                    (Figura 2.3.1-1: MRU)[pic 1]

           

                   

                                                             (Fonte: Google)           

          Como observado, a velocidade no movimento retilíneo uniforme é constante, fazendo com que o gráfico da velocidade x  tempo, seja um linha reta  contínua. Agora iremos analisar o gráfico do espaço x tempo.

                                                      (Figura 2.3.1-2: MRU)[pic 2]

                                                            (Fonte: Google)

          Como a posição de um corpo aumento ou diminui em relação ao tempo no MRU, e sua trajetória é retilínea, o gráfico em relação ao tempo realiza uma reta. Isso será mostrado nas equações de velocidade.

         Velocidade Média: O valor da velocidade média pode ser encontrado dividindo-se a variação do espaço pelo intervalo de tempo.

[pic 3]

         

          Função Horária do Espaço: Substituindo o   por   na equação da velocidade. Assim temos:[pic 4][pic 5]

[pic 6]

          Como no MRU, um corpo percorre a mesma distância em intervalos de tempos iguais, podemos deixar apenas o  na equação. Agora isolando o  da E        q.2, temos:[pic 7][pic 8]

[pic 9]

          Ou seja, a função horária do espaço é uma reta, como já tinha sido preestabelecido no estudo do gráfico da posição pelo tempo.

          Velocidade Instantânea: A velocidade instantânea, ou “rapidez”, define-se como o valor da velocidade num certo intervalo de tempo tão pequeno quanto queira. Logo tomaremos o  até ficar próximo de zero. Aplicando os conceitos de limites, chegamos a seguinte equação:[pic 10]

                                                        [pic 11][pic 12]

          Analisando que é taxa com qual a posição  está variando com o tempo em um dado instante, logo  é derivada de  em relação a .[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

          Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV): Define-se como um movimento de um corpo em relação a um referencial ao longo de uma reta, na qual sua aceleração é constante, iremos mostrar todos os casos como MRUA, que é o movimento retilíneo uniformemente acelerado. O MRUR, que é o movimento retilíneo uniformemente retardado o sinal da aceleração é negativo, e os gráficos ficam opostos ao MRUA. A velocidade do corpo sofre variações iguais em intervalos de tempo iguais. Vamos observar um gráfico da velocidade x tempo.

                                                       (Figura 2.3.1-3: MRUV)[pic 18]

         

                                                   (Fonte: aulas-fisica-quimica)

          Como podemos observar o gráfico é uma linha reta, que neste caso mostra o aumento da velocidade a cada segundo que passa. Como já tinha sido citado, isso reflete uma aceleração constante. Agora analisando o gráfico da aceleração x  tempo.

                                                   

                                                       (Figura 2.3.1-4: MRUV)[pic 19]

                                                      (Fonte: aulas-fisica-quimica)

          Gráfico com linha horizontal, ou seja a aceleração do corpo ao longo do tempo é constante. Por último analisaremos o gráfico da posição x tempo.

                                                     (Figura 2.3.1-5: MRUV)

[pic 20]

                                                     (Fonte: aulas-fisica-quimica)

          O gráfico apresentado não é uma reta, ou seja, em intervalos de tempo iguais, o corpo percorre distâncias diferentes. Isso será mostrado na equação horário do espaço.