O que é Mecânica: Cinemática, Dinâmica, Estática e como cai no Enem

A mecânica é uma das sub-áreas da física. Seu objetivo de estudo são os movimentos dos corpos, assim como também as suas causas. O desenvolvimento e estudo desta sub-área é o que permitiu desenvolver a tecnologia dos motores mecânicos usados em diversos transportes, sistemas de guindastes que permitem deslocar inúmeros quilogramas de materiais a grandes alturas para construção de edifícios, e diversas outras aplicações práticas do cotidiano.

CINEMÁTICA

Dentro da mecânica, a cinemática é o campo de estudo que destina-se a explicar as grandezas físicas que atuam no movimento dos corpos. Como a velocidade escalar média e aceleração escalar média. A cinemática estuda o movimento retilíneo e uniforme (MRU), e uniformemente variado (MRUV), assim como o também o movimento circular uniforme(MCU), temas bastantes recorrentes em mecânica no ENEM. Para ficar por dentro e relembrar esses conceitos, vamos a tabela abaixo:

CINEMÁTICA	PRINCIPAIS CONCEITOS	FÓRMULAS/FUNÇÕES	COMO CAI NO ENEM
MRU	1.1 Velocidade Escalar Média - Grandeza física vetorial capaz de determinar o tempo necessário para percorrer uma determinada distância. S.I → m/s.	V = ΔS/ΔT ou S = So + V . ΔT V = velocidade escalar média (m/s) ΔS = S - So Δt = T - To S = posição final (m) So = pos. inicial (m) T = tempo final (s) To = tempo inicial (s)	Questões problemas envolvendo situações do cotidiano, como veículos que precisam percorrer determinadas distâncias.
MRUV	2.1 Aceleração Escalar Média - Grandeza física vetorial capaz de terminar a variação da velocidade em determinado intervalo de tempo. S.I → m/s². 2.2 Funções horárias do MUV - São funções capazes de descrever o movimento em função das grandezas físicas: tempo, aceleração, distância e velocidade.	A = ΔV/ΔT ou V = Vo + a . ΔT S = So + Vo.ΔT + a.(ΔT)²/2 V² = Vo² + 2 .a. ΔS V = velocidade final (m/s) Vo = velocidade inicial (m/s) ΔS = S - So Δt = T - To S = posição final(m) So = posição inicial(m) T = tempo final (s) To = tempo inicial (s) a = aceleração escalar média(m/s²)
MCU	3.1 Aceleração Centrípeta - Grandeza física vetorial atuante em corpos que realizam trajetórias curvilíneas, modificando assim a orientação do vetor velocidade. S.I → m/s².	A = v²/R A = aceleração centrípeta (m/s²) v = velocidade linear (m/s) R = raio da trajetória circular (m)

DIN MICA

Enquanto a cinemática estuda o movimento propriamente dito, a dinâmica destina-se a estudar as causas do movimento e as forças que atuam produzindo ou parando o movimento, assim como as energias envolvidas. A dinâmica estuda as Leis de Newton, a energia mecânica, o impulso e a quantidade de movimento, assim como os sistemas conservativos e dissipativos. Para revisar o conteúdo e ficar por dentro de algumas informações dessa área, veja a tabela a seguir:

DIN MICA	PRINCIPAIS CONCEITOS	FÓRMULAS/FUNÇÕES	COMO CAI NO ENEM
LEIS DE NEWTON	1.1 PRIMEIRA LEI DE NEWTON - LEI DA INÉRCIA Os corpos possuem uma tendência natural de permanecer em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma força externa atue sobre. 1.2 SEGUNDA LEI DE NEWTON - PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DIN MICA A força resultante atuante em um corpo é diretamente proporcional ao produto da massa e da aceleração atuante sobre o corpo. 1.4 TERCEIRA LEI DE NEWTON - AÇÃO E REAÇÃO Para toda força aplicada há como resultado uma reação na mesma direção mas em sentido oposto, porém com mesmo módulo, mesma intensidade.	Fr = m.a Fr = força resultante (N) m = massa (kg) a = aceleração escalar média (m/s) N = kg.m/s²	Os conceitos e grandezas físicas de dinâmica possuem diversas abordagens e aplicações no cotidiano, as questões problemas no ENEM à respeito da dinâmica podem ser em situações e eventos que envolvam transportes, colisões e corpos em equilíbrio, assim como a interpretação gráfica.
ENERGIA MEC NICA E SISTEMAS CONSERVATIVOS/DISSIPATIVOS.	2.1 ENERGIA CINÉTICA Grandeza física escalar associada aos corpos que desenvolvem uma velocidade. S.I → Joule (J). 2.2 ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL Grandeza física escalar associada aos corpos que estão a uma determinada altura em relação a um referencial. S.I → Joule(J). 2.3 ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA Grandeza física associada aos corpos que possuem molas, quando as mesmas sofrem deformação. S.I → Joule (J). 2.4 Os sistemas mecânicos conservativos são capazes de transformar energia mecânica entre seus diferentes tipos sem produzir transformação de energia em outros tipos, como energia térmica. Em módulo esses sistemas permanecem com a energia mecânica constante. Enquanto os sistemas dissipativos o módulo da energia mecânica não permanece constante durante a transformação, pois há transformação de energia mecânica em outro tipo de energia, produzindo assim trabalho mecânico.	Equação da energia cinética Ec = m.v²/2 Ec = energia cinética (J) m = massa (kg) v = velocidade do corpo (m/s) Equação da energia potencial gravitacional Equação da energia potencial gravitacional Epg = m.g.h m = massa (kg) g = aceleração da gravidade (m/s²) h = altura (m) Equação da energia potencial elástica Epe = k . Δx²/2 k = constante elástica da mola (N/m) Δx = comprimento da deformação (m)
IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO	3.1 IMPULSO Grandeza física vetorial atuante durante o intervalo de tempo que uma força é aplicada sobre um corpo. S.I → N.s. 3.2 QUANTIDADE DE MOVIMENTO Grandeza física vetorial atuante nos corpos quando estes encontram-se em movimento. S.I → kg.m/s.	Equação de Impulso I = F.ΔT I = impulso (N.s) F = força aplicada (N) ΔT = tempo de aplicação da força (s) Equação da quantidade de movimento Q = m.v Q = quantidade de movimento (kg.m/s) m = massa (kg) V = velocidade do corpo (m/s)

ESTÁTICA

A estática é a sub-área da mecânica destinada ao estudo das condições de equilíbrio de um corpo, podendo ser equilíbrio estático e dinâmico. Esta área de estudo dedica-se a entender as forças que atuam em um corpo quando o mesmo está em equilíbrio. Dentro desta sub-área temos o estudo da grandeza física torque, que atua nos movimentos de rotação de corpos extensos.

Em estática, os corpos podem ser pontos materiais e corpos extensos. Os pontos materiais são aqueles que o movimento de rotação é desprezível ao corpo devido suas dimensões, quanto os corpos extensos podem sofrer rotação e translação.

Ao falarmos destes corpos e pontos, devemos lembrar que as condições de equilíbrio são distintas.

Em pontos materiais, a condição de equilíbrio é que a força resultante sobre o objeto seja nula.

Fr = F1 + F2 + F3 + … = 0

Em corpos extensos, a condição de equilíbrio é que, além da força resultante ser nula, o torque resultante também deve ser nulo. Entendemos por torque resultante(Mr): a soma dos torques que atuam em um corpo.

Mr = M1 + M2 + M3 + … = 0

Vale lembrar:

O torque é encontrado pelo produto entre a força atuante no corpo e o braço de alavanca, distância entre a força e o ponto de equilíbrio. O sinal mais ou menos, deve ser adotado segundo o sentido de rotação do corpo.

M = ± F.d

Mecânica no Enem

Uma das dúvidas mais pertinentes dos alunos é como cai a mecânica no ENEM. As fórmulas e funções são uma das principais abordagens dos problemas. A interpretação de dados, através das leituras e interpretação de imagens é outra demanda que os alunos devem ter muita atenção. Vamos a uma questão problema a seguir que ilustra esses pontos citados:

(ENEM 2019) Slackline é um esporte no qual o atleta deve se equilibrar e executar manobras estando sobre uma fita esticada. Para a prática do esporte, as duas extremidades da fita são fixadas de forma que ela fique a alguns centímetros do solo. Quando uma atleta de massa igual a 80 kg está exatamente no meio da fita, essa se desloca verticalmente, formando um ângulo de 10º com a horizontal, como esquematizado na figura. Sabe-se que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2, cos(10º) = 0,98 e sen(10º) = 0,17.

Qual é a força que a fita exerce em cada uma das árvores devido à presença da atleta?

a) 4,0 × 10² N

b) 4,1 × 10² N

c) 8,0 × 10² N

d) 2,4 × 10³ N

e) 4,7 × 10³ N

Apontando e sinalizando os pontos importantes e citados acima, percebe-se que a imagem é importante para destacar que o deslocamento da fita que a atleta está em cima move-se verticalmente, essa informação foi citada no texto, mas a imagem ajuda o aluno a perceber com facilidade como ficariam os vetores durante a decomposição da força de tração. A boa interpretação do texto rapidamente mostrará ao aluno que há pelo menos duas forças atuantes na questão: a força peso e a tração.