Classificação e comparação do movimento

O movimento é uma característica dominante do mundo físico. Sendo diariamente vivenciado pelas pessoas nas suas mais diversas manifestações, não causa espanto que, independentemente de uma instrução escolar específica, haja certo consenso no linguajar cotidiano sobre alguns termos a ele relacionados, como posição, localização, distância percorrida, tempo, velocidade etc. Para o físico, contudo, estas e muitas outras noções precisam ser trabalhadas com cuidado e rigor para que cada uma delas tenha um significado preciso e impessoal. Somente assim, e utilizando como linguagem a matemática, ele poderá estudar e entender um sem número de fenômenos de seu interesse.

Conforme ressalta Galileu em “O ensaiador”, uma obra escrita em 1623, o livro da natureza “que continuamente se abre a nossos olhos” está escrito em caracteres matemáticos; sem o seu conhecimento “vagamos perdidos dentro de um obscuro labirinto” (GALILEU, 1996, p. 46).

O mundo, e tudo nele, está em movimento, mesmo as coisas aparentemente imóveis, como uma rodovia, estão em movimento, devido à rotação da Terra em torno de seu eixo, ao movimento orbital da Terra em torno do Sol, ao movimento orbital do Sol em relação ao centro da Via-Láctea e ao deslocamento da galáxia em relação a outras galáxias.

A classificação e comparação dos movimentos (chamada de cinemática) são com frequência desafiadoras. O que exatamente medir, e como comparar?

Aqui estão dois exemplos de movimento:

Kiity O’Neil, em 1977, estabeleceu um recorde para “velocidade final” e “tempo decorrido” , para um dragster (é um tipo de veículo leve com motores extremamente potentes, especialmente projetados para provas de arrancadas em retas com um quarto de milha. Surgiram nos Estados Unidos na década de 1940. Fonte: Wikipedia), numa corrida de 400 m. Alcançou a velocidade de 631,7 km/h, partindo do repouso num intervalo de tempo de 3,72 s. Eli Beeding Jr, viajou num carro-foguete, que foi lançado numa pista, atingindo a velociade de 117 km/h, a partir do repouso, no incrível tempo de 0,04 s (menor do que um piscar de olhos).

Como comparar os dois movimentos e saber qual é o mais sensacional (ou aterrorizante) – pela velocidade final? Pelo tempo decorrido? Ou por uma outra grandeza?

Conceitos iniciais

Móvel: o móvel ou é uma partícula (um objeto puntiforme, como um elétron), ou é um corpo que se move como uma partícula (todos os pontos se deslocam na mesma direção e com a mesma velocidade). Um bloco deslizando para baixo num escorregador reto de playground pode ser tratado como uma partícula; entretanto, um carrossel em rotação não pode, porque pontos diferentes da sua borda movem-se em direções diferentes.

Referencial: para descrever o movimento de um corpo é necessário primeiro definirmos um referencial, pois um corpo pode estar em movimento ou em repouso dependendo do referencial adotado. Por exemplo, você está dentro de um carro que, em relação a um