Estudo do movimento circular uniforme (MCU)
Podemos definir o movimento circular uniforme como um movimento que contêm uma trajetória circular e uma velocidade escalar constante e nula. Sua função horária dos espaços é a do primeiro grau.
Movimentos periódicos
* Definição
O MCU é um tipo de movimento periódico, assim como qualquer outro movimento onde a posição, a velocidade e a aceleração se repetem igualmente, em intervalos de tempos iguais.
*Período: T
Podemos considerar como período T, o menor espaço de tempo, para que a posição, a velocidade e a aceleração se repitam igualmente. No caso do movimento circular, podemos dizer que o período T, é o tempo que um objeto gasta para dar uma volta integral em sua trajetória circular.
* Frequência: f
Podemos considerar a freqüência como sendo a quantidade de vezes que a posição, a velocidade e a aceleração se repetem igualmente. No caso do movimento circular, podemos dizer que a frequência é o total do número de voltas realizadas pelo objeto em uma determinada unidade de tempo.
Considerando n como o número de voltas realizadas pelo objeto em um determinado espaço de tempo, a frequência será calculada através da seguinte equação:
* Relação entre período e frequência
A partir da definição do período, a posição, a velocidade e a aceleração de um objeto irá se repetir uma única vez, ou seja, n = 1.
A partir da expressão da frequência temos:
Unidades
Considerando o SIU, temos:
A freqüência de um movimento circular uniforme é medida através da “rotação por minuto” (RPM), ou “rotação por segundo” (RPS).
Por exemplo, se 1 minuto é igual a 60 segundos, consequentemente temos:
Velocidades escalares no movimento circular e uniforme
Sempre no movimento circular uniforme, as velocidades escalares e lineares serão constantes, e com isso, seus valores médios e instantâneos irão coincidir.
É importante ressaltar que para o móvel realizar uma volta completa em uma trajetória circular de raio R, seu deslocamento será de 2πR, seu ângulo descrito será de 2π rad, e seu tempo gasto é representado pelo período T. Vejamos:
Não podemos esquecer que a frequência é o contrário do período, e portanto, temos:
V = 2π f R
e
ω = 2π f
Ângulo horário no movimento circular e uniforme
Para obtermos o ângulo horário no movimento circular e uniforme, devemos pensar na função horária dos espaços dos movimentos uniformes (s = s0 + V . t), e dividida na expressão pelo raio R, da circunferência, com isso temos:
Nota:
* φo, é o símbolo que representa o ângulo horário, ou a fase inicial do ângulo.
* ω é o símbolo que representa a velocidade escalar angular.
*φ é o símbolo que representa o ângulo horário em um determinado instante t.
Estudo vetorial do movimento circular e uniforme
A velocidade vetorial no movimento circular uniforme (MCU) apresenta o módulo constante, sendo sempre tangente à sua trajetória, e com direção variável.
Com isso podemos dizer que:
* Na aceleração vetorial, a componente tangencial sempre será nula.
* Na aceleração vetorial, a componente centrípeta é diferente de zero, apresentando um módulo representado por:
