O que significa posição?
Em física, amamos descrever com precisão o movimento de um objeto. É sério, os primeiros capítulos de praticamente todos os livros de física são dedicados a ensinar as pessoas a descrever com precisão o movimento, já que ele é muito importante para todo o resto em física.Mas para descrever o movimento de um objeto, primeiro precisamos ser capazes de descrever sua posição — onde ele está em um momento específico.
Mais precisamente, precisamos especificar sua posição relativa a um referencial conveniente. A Terra é muito usada como referencial, e normalmente descrevemos a posição de um objeto em relação a objetos em repouso neste referencial.
Por exemplo, a posição de uma professora poderia ser descrita em termos de onde ela está em relação à lousa (veja a figura 1 abaixo). Em outros casos, usamos referenciais que não estão em repouso, mas em movimento em relação à Terra. Para descrever a posição de uma pessoa em um avião, por exemplo, usamos o avião e não a Terra como referencial (veja a figura 2 abaixo).A variável x normalmente é usada para representar a posição horizontal.
A variável y normalmente é usada para representar a posição vertical.
A variável z é usada para descrever o terceiro eixo perpendicular que normalmente aponta “para fora da tela/página”. Mas tentar desenhar um movimento que está vindo para fora do plano de um pedaço de papel ou da tela é difícil e um pouco estranho. Então, normalmente não lidamos com a direção z, a menos que isso seja particularmente importante.Além disso, todas as ferramentas usadas para descrever movimento nas direções x e y funcionam igualmente bem para a direção z, então não estamos perdendo muito por desprezar a direção z.
O que significa deslocamento?
Se um objeto se move em relação a um referencial (por exemplo, se um professor se move para a direita com relação à lousa ou um passageiro se move em direção à parte traseira de um avião), então a posição do objeto varia. Essa variação na posição é conhecida como deslocamento.
A palavra “deslocamento” implica que um objeto se moveu, ou foi deslocado.
O deslocamento é definido como a variação na posição de um objeto. Ele pode ser definido matematicamente pela equação a seguir:
Deslocamento = Δx =xf−x0
xf – se refere ao valor da posição final
x0 – se refere ao valor da posição inicial
Δ – é o símbolo usado para representar deslocamento
O símbolo triangular Δ delta é a letra grega maiúscula chamada “delta”. Ela é usada em física para representar a variação em uma variável. Quando colocada antes de uma variável ela se refere à diferença entre o valor final e o valor inicial dessa variável.
O deslocamento é um vetor. Isso significa que ele tem uma direção e uma magnitude, e é representado visualmente como uma seta que aponta da posição inicial para a posição final. Por exemplo, considere a professora que anda relativamente à lousa na figura abaixo.
Figura 1: uma professora anda para a esquerda e para a direita durante a aula. O deslocamento da professora com relação à lousa é representado por uma seta apontando para a direita. (Créditos da imagem: Openstax College Physics)
A posição inicial da professora é x_0=1,5 e sua posição final é x_f=3, Assim, seu deslocamento pode ser calculado da seguinte maneira,
Δx =xf−x0 =3,5 m−1,5 m =+2,0
Nesse sistema de coordenadas o movimento para a direita é positivo, enquanto o movimento para a esquerda é negativo.Agora considere o passageiro que anda em relação ao avião na Figura 2.
Figura 2: um passageiro se move de seu assento para a parte de trás do avião. O deslocamento de −4,0 0, passageiro em relação ao avião é representado por uma seta na direção da parte de trás do avião. (Figura: Openstax College Physics)
A posição inicial do passageiro do avião é x_0=6,0 e sua posição final é xf=2,0 , então seu deslocamento pode ser encontrado da seguinte maneira, =2,0 m−6,0 m=−4,0 Seu deslocamento é negativo porque seu movimento é na direção da parte traseira do avião, ou na direção negativa de x em nosso sistema de coordenadas.No movimento unidimensional, a direção pode ser especificada com um sinal positivo ou negativo. Quando você começa um problema, você deve selecionar qual direção é positiva — normalmente se escolhe o lado direito ou para cima, mas você pode escolher qualquer posição para ser positiva.
O que distância e distância percorrida significam?
É preciso ter cuidado ao usar a palavra “distância”, porque há duas formas de usar esse termo em física. Podemos falar na distância entre dois pontos, ou podemos falar da distância percorrida por um objeto.*Distância** é definida como a magnitude ou o tamanho do deslocamento entre duas posições. Observe que a distância entre duas posições não é igual à distância percorrida entre elas.*Distância percorrida** é o comprimento total do caminho percorrido entre duas posições. A distância percorrida não é um vetor. Ela não tem direção e, portanto, não tem sinal negativo. Por exemplo, a distância que o professor anda é de 2,0 A distância que o passageiro do avião anda é de 4,0. É importante observar que a distância percorrida não precisa ser igual à magnitude do deslocamento (por exemplo, a distância entre os dois pontos). Especificamente, se um objeto altera sua direção em sua jornada, a distância total percorrida será maior que a magnitude do deslocamento entre esses dois pontos (veja os exemplos resolvidos abaixo).
O que é confuso sobre deslocamento?
As pessoas frequentemente se esquecem de que a distância percorrida pode ser maior que a magnitude do deslocamento. Por magnitude, queremos dizer o tamanho do deslocamento sem considerar sua direção, isto é, apenas um número com uma unidade. Por exemplo, a professora poderia andar para a frente e para trás várias vezes, talvez andando uma distância de 150 durante uma aula, e ainda assim terminar a apenas 2 à direita de seu ponto inicial. Nesse caso, seu deslocamento seria +2, a magnitude de seu deslocamento seria de 2, mas a distância percorrida seria de 150. Em cinemática, quase sempre lidamos com deslocamento e magnitude de deslocamento, e quase nunca com a distância percorrida. Uma forma de pensar nisso é considerar que você marcou o início e o fim do movimento. O deslocamento é simplesmente a diferença entre a posição das duas marcas e é independente do caminho tomado entre as duas marcas. A distância percorrida, contudo, é o comprimento total do caminho tomado entre as duas marcas.As pessoas muitas vezes se esquecem de incluir um sinal negativo, se necessário, em suas respostas para o deslocamento. Isso ocorre, às vezes, se elas acidentalmente subtraem a posição final da posição inicial ao invés de subtrair a posição inicial da posição final.
Como são os exemplos envolvendo deslocamento?
Exemplo 1: Deslocamento de quatro objetos em movimento
Quatro objetos se movem de acordo com os caminhos mostrados no diagrama abaixo. Considere que as unidades da escala horizontal são dadas em metros. (Figura: alterada de Openstax College Physics)Qual foi o deslocamento de cada objeto?
O objeto A partiu da posição inicial de 0 e chegou a posição final de . O deslocamento do objeto A pode ser calculado através da equação:
Δx A=7 m−0 m =+7
O objeto B partiu da posição inicial de 12 e chegou a posição final de 7. O deslocamento do objeto B pode ser calculado por esta equação:
ΔxB =7 m−12 m=−5
O objeto C partiu da posição inicial de e chegou a posição final de 10. O deslocamento do objeto C pode ser calculado por esta equação:
ΔxC =10 m−2 m =+8
O objeto D partiu da posição inicial de 9 e chegou a posição final de 5. O deslocamento do objeto D pode ser calculado por esta equação:
ΔxD =5 m−9 m =−4 m
Exemplo 2: Distância percorrida de quatro objetos em movimento
Quatro objetos se movem de acordo com os caminhos mostrados no diagrama abaixo. Considere que as unidades da escala horizontal são dadas em metros. (Figura: alterada de Openstax College Physics)
Qual foi a distância total percorrida por cada objeto?
O objeto A percorre uma distância total de 7.
O objeto B percorre uma distância total de 5.
O objeto C percorre uma distância total de 8 m+2 m+2 m=12 m
O objeto D percorre uma distância total de 6 m+2 m=8 m
