ENEM Física

Cinemática: conceitos, fórmulas e como cai no Enem

A cinemática é uma das áreas da física que mais aparece no ENEM, ela é responsável por estudar os movimentos, sem se preocupar com o que os causa. Confira aqui como o ENEM costuma cobrá-la em suas questões.

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Nas incidências de provas de Física, a cinemática quase sempre dá as caras em posição de destaque, como nos vestibulares e no Enem, exame em que a cinemática ocupa o top 4 de assuntos!

A seguir, você vai aprender os conceitos básicos de cinemática, as principais fórmulas e um resumo de como o Enem cobra esse assunto.

Introdução à cinemática: o que essa área da Física estuda?

A cinemática faz parte da mecânica, uma das grandes áreas da Física. A mecânica é a área mais antiga da Física e estuda as situações de movimento e de repouso dos corpos. Com conhecimentos de mecânica, podemos usar grandezas como velocidade, força e energia para trabalhar com essas situações.

No caso da cinemática, o objetivo é descrever o movimento dos corpos, mas sem se preocupar com suas causas. Em outras palavras, a cinemática nos permite saber a velocidade de um corpo, saber onde ele vai estar daqui a algum tempo, se ele tem aceleração, como é a trajetória de seu movimento, dentre outras características.

Com "sem se preocupar com suas causas", queremos dizer que a cinemática apenas descreve o movimento, mas sem buscar suas origens e efeitos, ou seja, não introduzimos conceitos como força e energia. Isso fica a cargo de outras partes da mecânica.

Movimento uniforme e velocidade média

O movimento uniforme (MU) é aquele que ocorre com o módulo da velocidade constante, ou seja, o móvel não fica mais rápido nem mais devagar ao longo do tempo.

Para resolver a maior parte dos exercícios desse assunto que aparecem no Enem, você só precisa saber duas coisas.

A mais importante delas é a relação entre três grandezas: velocidade (v), deslocamento (Δs) e período de tempo decorrido (t), ou seja, saber utilizar a seguinte fórmula:

Fórmula da velocidade média na cinemática
V = "delta" S divido por t

Além disso, é importante saber trabalhar com unidades de velocidade, principalmente metros por segundo (m/s) e quilômetros por hora (km/h). Lembre-se de que, para converter km/h em m/s basta dividir o valor por 3,6 e, para fazer a conversão inversa, basta multiplicar por 3,6:

Esquema de como converter km/h para m/s e vice-versa.

Movimento uniformemente variado

Um movimento uniformemente variado (MUV) é aquele em que a velocidade não é constante, ela varia de forma uniforme, ou seja, existe uma aceleração constante.

Os exercícios que cobram esse tipo de movimento no Enem geralmente estão contextualizados em acelerações e/ou desacelerações de carros e trens.

Dessa forma, nesses exercícios, você sempre precisa encontrar uma das seguintes grandezas: velocidade (v), velocidade inicial (v0) aceleração (a), deslocamento (Δs) ou período de tempo decorrido (t). E, para isso, ele te dá algumas das outras, geralmente três delas.

Existem três fórmulas que relacionam essas grandezas. E cada uma delas utiliza 4 das 5 grandezas citadas anteriormente. Dessa maneira, em cada exercício, utilize aquela que contém a grandeza que você procura e as três grandezas presentes no enunciado da questão.

Três fórmulas do movimento uniformemente variado na cinemática.

Por outro lado, é muito importante guardar essas fórmulas na cabeça, ainda mais que elas com certeza aparecerão na sua prova de alguma forma.

Queda livre e lançamentos

Calma lá, queda livre não é um tipo de movimento uniformemente variado? Sim, você está certo. Porém, costumamos separar o estudo da queda livre, pois diversos exercícios do Enem podem ser resolvidos usando apenas conceitos de gravidade, sem a necessidade do uso daquelas fórmulas complicadas que acabamos de ver.

Logo, nesses exercícios tenha em mente que todo corpo em queda está sujeito a uma mesma aceleração, a aceleração da gravidade (g = 9,8 m/s).

Sendo assim, quando são soltos de uma mesma altura, desconsiderando a resistência do ar, todos os corpos, independentemente de suas massas, demoram a mesma quantidade de tempo para atingir o chão.

Movimento circular uniforme

Os movimentos circulares uniformes (MCU) são aqueles onde a trajetória é circular e o módulo da velocidade linear do corpo é constante, isto quer dizer que, a aceleração tangencial é sempre nula.

Dessa forma, nesse assunto, é importante focar nas grandezas velocidade linear (v), velocidade angular (ω) e raio de trajetória (R), e na relação entre elas:

Exemplo de relação entre três grandezas da física

Dessa forma, lembre-se de que a velocidade angular (ω) é medida em rotações por segundo, ou seja, ela mede quantos ciclos completos o corpo realiza por segundo.

Exercícios de MCU frequentemente são contextualizados em associações de polias ou de engrenagens.

Imagem explicativa com diversas engrenagens e motores, identificando cada uma delas. 
Típico exemplo de como o assunto é cobrado no ENEM.
Algumas das associações de engrenagens e polias que já apareceram em provas do ENEM

Antes de mais nada, lembre-se de que nesse tipo de exercício existem dois tipos de acoplamento: coaxial e tangencial:

No acoplamento coaxial, as frequências, velocidades angulares e períodos são iguais.

No acoplamento tangencial, as velocidades lineares são iguais.

Gráficos na cinemática

Enfim! Chegamos agora ao assunto de cinemática que mais cai no Enem: interpretação de gráficos.

Os gráficos de cinemática podem descrever os movimentos uniformes e uniformemente variados de diversas maneiras. Dentre eles, os que você deve dar uma atenção especial são:

Posição x Tempo

Gráficos que relacionam a posição do corpo (ou distância percorrida por ele) bem como o de tempo decorrido desde o início do movimento.

Seis gráficos que exemplificam como a prova costuma relacionar o tempo (eixo x) e a posição do corpo (eixo y).
Alguns gráficos de Posição x Tempo que já apareceram em provas do ENEM

Logo depois, tenha em mente que nesses gráficos a inclinação da curva está diretamente relacionada ao módulo da velocidade do corpo. Desse modo, quanto mais inclinada for a curva, mais veloz estará o corpo. Portanto, quando a reta é completamente horizontal, a velocidade do corpo é nula, ou seja, ele se encontra parado.

Velocidade x Tempo

Gráficos que relacionam a velocidade do corpo e o tempo decorrido desde o início do seu movimento.

Gráfico exemplificando uma relação e comparação de velocidade (eixo y) e tempo (eixo x).
Gráficos de Velocidade x Tempo que já apareceu no ENEM

Da mesma forma, nesses gráficos, a inclinação da curva está diretamente relacionada ao módulo da aceleração do corpo. Quanto mais inclinada for a curva, mais acelerado (ou desacelerado) estará o corpo. Por isso, quando a reta é completamente horizontal, a aceleração do corpo é nula, ou seja, ele possui velocidade constante.

Velocidade x Posição

Gráficos que relacionam a velocidade do corpo e a sua posição (ou distância percorrida por ele).

Cinco gráficos explicativos de diversas relações entre a distância (eixo x) e a velocidade (eixo y).
Alguns gráficos de Velocidade x Distância que já apareceram em provas do ENEM

Nesses gráficos, a inclinação da curva a princípio nos dá informações sobre a aceleração do corpo, mas cuidado, não é uma relação simples como nos outros gráficos.

Sendo assim, quando a curva é completamente horizontal, a velocidade do corpo se mantém constante, ou seja, a sua aceleração é nula. Porém, em casos onde há aceleração, a interpretação é um pouco mais complicada.

Assim, um erro comum dos estudantes é achar que uma aceleração constante é representada por uma reta diagonal nesses gráficos. Porém, isso não é verdade! Nesses gráficos, acelerações constantes são representadas por parábolas.

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Denis Fin

Analista de Business Intelligence do Aprova Total. Bacharel em Física pela UFSC.

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