Olá, Estrategista. Tudo joia?
Hoje iremos falar sobre um assunto que é o pesadelo de muitos candidatos que prestam o concurso Polícia Rodoviária Federal: FÍSICA para a PRF. Aliás, quando o assunto é exatas, números, muitos sentem até calafrios.
Para quem não me conhece, me chamo Leandro, sou Auditor-Fiscal da SEFAZ-SC, aprovado no último concurso na 24º posição. Para quem quiser trocar uma ideia ou tirar uma dúvida, sinta-se à vontade para me chamar nas redes sociais.
Mas tenhamos calma, também não é esse bicho de sete cabeças. Para que tenhamos um bom índice de acertos em física é preciso que saibamos organizar as informações que o enunciado da questão nos passa e aplicarmos essas informações nas fórmulas que temos disponíveis.
Geralmente, questões fáceis necessitam da aplicação de 1 fórmula apenas; justamente por isso, são consideradas fáceis. Já questões mais complexas necessitam de 2 ou mais fórmulas. Ou seja, uma fórmula acaba se tornando pré-requisito para outra.
Por falarmos em fórmulas, permita-me dar um macete aos iniciantes e àqueles que possuem bastante dificuldades nessa matéria: uma fórmula é nada mais nada menos que um conjunto de variáveis. Portanto, só faz sentido utilizarmos aquela fórmula se tivermos informação de todas as variáveis menos uma (n-1).
Exemplo: Imaginemos que o enunciado da questão forneça 3 dados. Se uma fórmula específica contiver 4 variáveis, sendo que dessas 4, 3 são possíveis de se extrair do enunciado, BINGO. É possível calcular a 4ª variável.
Por outro lado, se das 4 variáveis da equação, apenas 2 forem possíveis de se extrair do enunciado, será preciso utilizar-se de outra fórmula para o cálculo da 3ª variável e, só assim, voltar à primeira fórmula e calcular a 4ª variável.
Indiscutivelmente então, antes de mais nada, precisaremos saber quais são as principais fórmulas de física para PRF, se quisermos ter um bom percentual de assertividade, certo?
Vamos lá.
O Movimento Retilíneo e Uniforme – MRU é aquele movimento cuja trajetória é retilínea e a velocidade se mantém constante durante todo o movimento. Ou seja, não temos aceleração.
Nada mais nada menos que variação da distância percorrida (∆S) dividido pelo intervalo de tempo gasto para percorrer essa distância.
Se:
Então:
Distância final é igual a distância inicial (geralmente 0) mais velocidade x tempo.
O MRUV é o movimento que possui trajetória retilínea e aceleração constante. Ou seja, a velocidade varia, seja para mais ou para menos.
Aliás, é possível ter velocidade negativa? Imagine por exemplo que um projétil seja atirado para cima. A partir do momento que a bala é lançada verticalmente, a única aceleração que estará atuando sobre o projétil é a da gravidade, freando o disparo (durante a subida).
Portanto, ao realizarmos o cálculo e chegarmos a uma velocidade final negativa, não se assuste. O que velocidade negativa nos mostra é que o sentido final do projétil está oposto ao sentido inicial. Nesse exemplo, a bala já teria subido até o limite da altura do disparo e estaria caindo de volta à terra.
Se a aceleração for constante, a fórmula é a seguinte:
Se:
Então:
Outra fórmula a se anotar:
Terceira fórmula a se saber:
Exemplo: imagine que um projétil seja disparado verticalmente com velocidade inicial = 10 m/s. Pergunta-se: qual o tempo para que o projétil retorne ao solo?
Primeiramente, anota-se: a aceleração é a da gravidade = 10 m/s².
A maneira mais simples de se resolver esse exercício é dividir em 2 percursos: o da subida (onde a aceleração estará freando a bala) e o da descida (onde a aceleração estará acelerando o corpo).
Subida: a velocidade final é 0, pois o projeto precisa parar de subir para poder cair e a aceleração é negativa, pois está freando. Logo:
Com isso, vamos calcular a distância percorrida na subida (o sinal da aceleração é muito importante):
Descida: a velocidade inicial é 0 e a aceleração é positiva:
Opa, e agora? Temos uma equação e 2 variáveis. Essa fórmula não dá, vamos para outra. Sabemos que a distância da descida é igual a distância da subida (5m).
Utilize a 3ª fórmula e tente descobrir a velocidade final do projétil ao tocar o solo (resp.: 10 m/2)
Um lançamento oblíquo pode ser decomposto em 2 movimentos: vertical (onde a aceleração é a gravidade: aceleração negativa durante a subida e positiva durante a descida) e o movimento horizontal (aceleração é nula: movimento retilíneo uniforme).
Irei fazer um artigo sobre esse tipo de movimento. Fique ligado.
Como se observa na imagem acima, em uma trajetória que não é nem totalmente vertical, nem totalmente horizonta, essa velocidade pode ser decomposta em vetores, para que seja possível trabalhar com as equações. Assim
Além disso, se soubermos o ângulo entre o vetor velocidade e a horizontal, podemos aplicar:
A trajetória vertical (com aceleração constante), tomará por base exclusivamente a Velocidade y. Por outro lado, a trajetória horizontal (aceleração numa) tomará por base a Velocidade x.
Em hipótese alguma (para movimentos oblíquos) utilize a velocidade resultante. Sempre decomponha em x e em y para utilizar-se das fórmulas.
Quando o movimento for circular, faz-se necessário o cálculo da aceleração tangencial e a centrípeta. A aceleração tangencial tem a mesma direção da velocidade, porém pode ter mesmo sentido (aceleração) ou sentido inverso (desaceleração)
Já a aceleração centrípeta tem direção radial, apontada para o centro da curvatura. Sua fórmula é a seguinte:
Lembrando também que o exercício pode fornecer velocidade angular. Como a velocidade angular é dada pela fórmula:
Quando falamos em movimento circular, ou seja, movimento em que a mesma trajetória se repete n vezes, faz sentido falarmos em frequência, ou seja, quantas voltas se faz em 1s.
Para calcularmos a frequência, é necessário que saibamos o período (T), que é o tempo necessário (em segundos) para se completar uma volta completa. Sabendo o período, a frequência é dada por:
Também é válido decorar as seguintes fórmulas:
Nesse caso, as velocidades tangenciais são constantes, uma vez que as engrenagens não deslizam uma na outra:
Caso semelhante à hipótese anterior. Aplica-se, portanto as mesmas fórmulas.
Nesse caso, as velocidades angulares são iguais, e não mais as velocidades tangenciais.
Força é nada mais nada menos que massa x aceleração.
Mas existem vários tipos de força, todas baseadas na fórmula acima. Uma muito cobrada é a força elástica
Onde k é a constante elástica e x é o deslocamento da mola.
Outra essencial para ser memorizada, é a força de atrito:
Em que é o coeficiente de atrito e N é a normal.
Por fim, temos também a força centrípeta, dada pela fórmula:
Quando falamos em força, entramos em dois tópicos muito exigidos também nas provas, que são: Trabalho e Energia.
Onde |????⃗| representa o módulo da força, |????⃗| representa o módulo do vetor deslocamento e q é o ângulo entre o vetor força e o vetor deslocamento.
E se a Força aplicada não for constante o tempo inteiro, como na imagem abaixo:
Daí, basta calcular a área acima da linha horizontal e subtrair pela área abaixo da linha horizontal. O resultado é justamente o Trabalho.
A fórmula da energia cinética é a seguinte:
Já a energia potencial é:
A teoria da energia cinética diz que a variação da energia cinética é igual ao trabalho realizado. Portanto:
Além disso, não podemos nos esquecer da teoria da conservação da energia:
Potência nada mais é que:
Existe também o consenti de Potência instantânea:
Aqui entramos no último tópico das principais fórmulas de física para PRF.
Geralmente tratam-se de questões um pouco mais complexas, que apresentam grandes níveis de erros. Portanto, faça bastante exercícios sobre os próximos assuntos para sair na frente dos seus candidatos.
Impulso é dado por:
Agora, se a força não for constante, mas sim variável, o Impulso pode ser calculado pela área do gráfico (área acima da horizontal – área abaixo).
A fórmula é simples:
Podemos, também, relacionar quantidade de movimento com Energia cinética, ficando:
Guarde a seguinte fórmula para a prova:
Finalizamos por aqui as principais fórmulas de física para o concurso PRF. Imprima este artigo e deixe ele de lado para resolver muitas questões.
Apenas pela repetição é que conseguimos fixar o conteúdo e de fato aprender.
Desejo a você uma boa prova. Um grande abraço.
Leandro Ricardo M. Silveira
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