Sob aceleração constante, cinco grandezas descrevem qualquer trecho de movimento retilíneo: o deslocamento s, a velocidade inicial u, a velocidade final v, a aceleração a e o tempo t. Três delas quase sempre fixam as outras duas. A exceção é calcular t a partir de s, u e a: caímos numa equação do segundo grau, logo uma bola lançada para cima pode passar pela mesma altura duas vezes — ou simplesmente nunca alcançá-la.
O que significa cada símbolo
s
- deslocamento sobre a reta a partir da origem, com sinal; não confundir com a distância percorrida
u
- velocidade no início do intervalo
v
- velocidade no fim do intervalo
a
- aceleração, idêntica em cada instante do intervalo
t
- duração do intervalo
De onde vem a fórmula
- Aceleração constante significa que a velocidade varia exatamente o mesmo valor em cada segundo. Ao fim de t segundos, variou at. No gráfico acima, isso traduz-se numa reta com declive a.
- O deslocamento é a área sob a reta velocidade–tempo. Essa área é um trapézio de lados paralelos u e v e largura t.
s=21(u+v)t
- Substituindo a primeira equação na segunda, a variável v desaparece. O retângulo ut representa a distância à velocidade inicial; o triângulo ½at² é o acréscimo trazido pela aceleração.
s=21(u+(u+at))t=ut+21at2
- Elimine antes t. O passo 1 fornece t = (v − u)/a e, ao aplicar essa relação no passo 2, o tempo desaparece por completo. Como v surge ao quadrado, esta equação pode fornecer duas velocidades.
s=21(u+v)⋅av−u=2av2−u2 ⇒ v2=u2+2as
- Escolha um sentido positivo antes de escrever qualquer número. As grandezas s, u, v e a têm sempre um sinal ao longo da reta; t nunca tem. Definindo para cima como positivo, a gravidade fica a = −9,81 m/s².
↑+:a=−g=−9.81 m/s2
- Pressupõe
- A aceleração mantém-se a mesma ao longo de todo o intervalo e o movimento não sai de uma única linha reta. Se a aceleração mudar durante o trajeto, este deve ser dividido em etapas, cada qual com as suas cinco grandezas (problema 8).