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Física para a PRF: Fórmulas de Física para gabaritar na prova!

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.

Dicas de fórmulas físicas para PRF

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.

Movimento Retilíneo Uniforme – MRU

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.

MRU movimento ritilíneo uniforme - fórmula de física para a PRF
MRU

Nada mais nada menos que variação da distância percorrida (∆S) dividido pelo intervalo de tempo gasto para percorrer essa distância.

Se:

Fórmula da distância sobre o intervalo de tempo

Então:

Distância inicial mais velocidade vezes tempo

Distância final é igual a distância inicial (geralmente 0) mais velocidade x tempo.

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado – MRUV

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)

OBSERVAÇÃO SOBRE LANÇAMENTO OBLÍQUO

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).

Movimento Oblíquo
Movimento Oblíquo

Irei fazer um artigo sobre esse tipo de movimento. Fique ligado.

Velocidade vetorial

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.

Aceleração Centrípeta

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)

Aceleração centrípeta
Aceleração centrípeta

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:

Física para a PRF: Transmissão de movimentos circulares

Por contato

Transmissão por contato
Transmissão por contato

Nesse caso, as velocidades tangenciais são constantes, uma vez que as engrenagens não deslizam uma na outra:

Transmissão por correia

Transmissão por correia
Transmissão por correia

Caso semelhante à hipótese anterior. Aplica-se, portanto as mesmas fórmulas.

Transmissão por eixo

Transmissão por eixo
Transmissão por eixo

Nesse caso, as velocidades angulares são iguais, e não mais as velocidades tangenciais.

Leis de Newton

Conceito de Força

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.

Trabalho

 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:

Trabalho pela Área
Trabalho pela Área

Daí, basta calcular a área acima da linha horizontal e subtrair pela área abaixo da linha horizontal. O resultado é justamente o Trabalho.

Trabalho da Força Elástica

Energia Cinética e Potencial

A fórmula da energia cinética é a seguinte:

Já a energia potencial é:

Teoria da Energia Cinética

A teoria da energia cinética diz que a variação da energia cinética é igual ao trabalho realizado. Portanto:

Conservação da Energia

Além disso, não podemos nos esquecer da teoria da conservação da energia:

Potência

Potência nada mais é que:

Existe também o consenti de Potência instantânea:

Impulso

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).

Impulso
Impulso pela Área

Quantidade de Movimento

A fórmula é simples:

Podemos, também, relacionar quantidade de movimento com Energia cinética, ficando:

Teorema do Impulso

Guarde a seguinte fórmula para a prova:

Principais fórmulas de física para a PRF

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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