O que são equações de movimento?

Equações de movimento são usadas para determinar a velocidade, deslocamento ou aceleração de um objeto em movimento constante. A maioria das aplicações das equações de movimento é usada para expressar como um objeto se move sob a influência de uma força linear constante. Variações da equação básica são usadas para contabilizar objetos que se deslocam em um caminho circular ou em uma configuração de pêndulo.

Uma equação de movimento, também chamada de equação diferencial de movimento, relaciona matematicamente e fisicamente a segunda lei do movimento de Newton. A segunda lei do movimento, de acordo com Newton, afirma que uma massa sob a influência de uma força irá acelerar na mesma direção que a força. Força e magnitude são diretamente proporcionais, e força e massa são inversamente proporcionais.

As equações padrão de movimento envolvem cinco variáveis. Uma variável é para a posição inicial e final do objeto, também conhecida como deslocamento. Duas variáveis ​​representam as medições de velocidade inicial e final, respectivamente conhecidas como mudança de velocidade. A quarta variável descreve a aceleração. A quinta variável representa o intervalo de tempo.

A equação clássica para resolver a aceleração linear de um objeto é escrita como a mudança na velocidade dividida pela mudança no tempo. A equação da lei do movimento é tipicamente configurada usando três variáveis ​​cinéticas: velocidade, deslocamento e aceleração. A aceleração pode ser resolvida usando velocidade e deslocamento, desde que a segunda lei do movimento se aplique ao problema.

Quando um objeto está em constante aceleração ao longo de uma trajetória rotacional, as equações de movimento são diferentes. Nesta situação, a equação clássica para aceleração circular de um objeto é escrita usando as velocidades inicial e angular, deslocamento angular e aceleração angular.

Uma aplicação mais complicada das equações de movimento é a equação do pêndulo. A equação básica é conhecida como equação de Mathieu. É expresso usando a constante de gravidade para aceleração, o comprimento do pêndulo e o deslocamento angular.

Existem várias suposições que devem ser satisfeitas para usar essa equação para um problema que envolve uma configuração de pêndulo. A primeira suposição é que a barra que conecta a massa ao ponto do eixo não tem peso e permanece esticada. A segunda suposição é que o movimento é limitado a duas direções, para frente e para trás. A terceira suposição é que a energia perdida pela resistência ou atrito do ar é insignificante. Variações da equação básica são usadas para explicar oscilações infinitesimais, pêndulos compostos e outras configurações.