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Física do ensino médio
Curso: Física do ensino médio > Unidade 1
Lição 2: Introdução ao momentoIntrodução ao momento
O momento é definido para um determinado referencial. Ele é dado pela massa vezes a velocidade vetorial do objeto. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA12JL – Olá!
Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma
aula de Ciências da Natureza. E, nesta aula, vamos realizar uma introdução
sobre o momento (ou momentum), que é uma das ideias
mais importantes da Física. Mas, antes de
falar sobre isso, vamos conversar um pouco sobre o que
significa momento na linguagem do cotidiano. Por exemplo, se eu falasse com você que
alguém possui um ímpeto muito grande para fazer
alguma coisa, provavelmente você imaginaria
que esse alguém, essa pessoa, estaria indo muito bem
na coisa que está fazendo, ou seja, que ela está tendo muito
sucesso em fazer essa coisa e que será muito
difícil de parar isso. A gente pode pensar no caso
de uma estrela de cinema. Se eu falar com você que
essa pessoa tem muito ímpeto, isso significa que ela continua fazendo
filmes muito, muito, muito bons, e que é difícil essa estrela
parar de fazer filmes. Na Física, o momento tem
basicamente a mesma noção. Na verdade, essas versões da
linguagem cotidiana do momento vieram da versão
física disso. Inclusive, você pode pensar
na definição informal disso como sendo a dificuldade de parar
algo, de parar alguma coisa. Portanto, com essa
definição muito informal, vamos pensar aqui em um pouco
mais de matemática sobre isso. Eu tenho duas fotos aqui,
fotos de dois veículos. Aqui, temos um grande
caminhão de dezoito rodas e aqui temos um
carro de Fórmula 1. Vamos dizer que ambos tenham uma
velocidade de 20 metros por segundo, 20 metros por segundo positivo. Vamos pensar aqui em
apenas uma dimensão. Digamos que ele esteja indo para
a direita a 20 metros por segundo ou seja, temos um
módulo e uma direção. Ok, eu poderia colocar um
positivo aqui para deixar claro que eu estou dando
uma orientação aqui. Ambos estão indo no sentido positivo
dessa direção, a 20 metros por segundo. Mas, como você pode imaginar,
as massas são muito diferentes. Esse grande caminhão tem uma massa
de, digamos, 30 mil quilogramas. Isso é basicamente a massa de
um caminhão de dezoito rodas (eu pesquisei antes deste vídeo). E digamos que a massa desse carro de
Fórmula 1 seja de cerca de mil quilogramas. Agora, faça uma
pausa neste vídeo e pense em qual deles você acha que teria
mais ímpeto de se manter em movimento. Tudo bem, você provavelmente está
imaginando tentar parar qualquer um desses, e acho que qualquer um
desses seria difícil de parar, mas um caminhão indo
a 20 metros por segundo parece muito mais difícil do que
um carro de Fórmula 1, não é? Essa coisa parece ser capaz de
atravessar qualquer outra coisa. Portanto, se você escolheu o
caminhão tendo o maior ímpeto quando está na mesma velocidade
de um carro de Fórmula 1, você acertou! Mas uma pergunta interessante aqui
é: como posso quantificar isso? Bem, é aqui que temos a
definição matemática do momento. E o momento é definido matematicamente
como massa vezes velocidade. Como a velocidade é um vetor, ou seja,
temos um módulo, uma direção e um sentido, atribuímos uma
direção e sentido. Então, colocamos aqui no
sentido positivo de uma direção. Se estivermos falando
em apenas uma dimensão e falarmos do sentido negativo
de uma determinada direção, estaremos indo
para a esquerda. Bem, essa talvez seja a convenção
que podemos utilizar aqui. E como temos um escalar, que é
a massa, multiplicando um vetor, o momento também
vai ser um vetor. Teremos um momento em
uma determinada direção. Diga-se de passagem, esse momento também
costuma ser chamado de momento linear, e também de
quantidade de movimento. Sabendo disso,
pause este vídeo e veja se você consegue calcular o momento
linear para cada um desses veículos, e também veja se você consegue descobrir
quais são as unidades de medida. Vamos pensar inicialmente sobre
esse caminhão de dezoito rodas. O momento linear aqui
vai ser igual à sua massa, que é 30 mil quilogramas,
vezes a velocidade, que é 20 metros
por segundo positivo. Quando eu multiplicar essas
duas coisas, vou obter, vejamos... vou obter aqui um 6 com...
um, dois, três, quatro, cinco zeros (um, dois, três,
quatro, cinco zeros), 600 mil. E a unidade de medida? A unidade de medida vai ser
quilogramas vezes metro por segundo. Esse é o momento linear ou a
quantidade de movimento do caminhão. E quanto ao carro
de Fórmula 1? Pause o vídeo e tente calcular
esse momento linear também. Ok, vamos fazer a
mesma coisa aqui, multiplicar a massa
com a velocidade. Ou seja, o momento linear do carro de Fórmula 1
é igual à massa, que é mil quilogramas, vezes a velocidade, que é 20
metros por segundo positivo. Eu estou enfatizando o positivo
porque estamos em uma dimensão, e estou dizendo que o positivo
é um sentido de uma direção, e o negativo é
o outro sentido, portanto, estou definindo
uma orientação aqui. Então, essa quantidade de
movimento ou momento linear é igual a 20 mil quilogramas
metros por segundo. Agora, quando você
avalia os momentos, fica matematicamente claro que o
caminhão tem muito mais ímpeto, ou, utilizando a palavra correta
do ponto de vista da Física, tem um momento linear maior
do que esse carro de Fórmula 1, tem basicamente 30 vezes o momento
linear do carro de Fórmula 1. Agora eu sei que talvez você
esteja pensando o seguinte: "Bem, isso é apenas do referencial
se eu estiver parado no chão enquanto o caminhão e o carro
estão se movimentando, certo?" Isso mesmo! "Mas e se eu estivesse me
movimentando com eles? Eles teriam o
mesmo momento?" Se você está fazendo
essa pergunta, parabéns, porque é uma
pergunta muito boa! E a resposta é:
não! Isso porque o momento
depende do referencial adotado, ou seja, do quadro
de referencial. Então, digamos que você seja capaz
de se movimentar muito rapidamente. Bem, digamos que você
esteja em um carro aqui, e você também está a 20
metros por segundo positivo, ou seja, você está se movimentando na
mesma direção e sentido do caminhão. Bem, em relação a você, a velocidade
do caminhão agora é zero. Portanto, a partir do seu referencial,
se você quisesse calcular o momento, teria a massa do caminhão,
que é 30 mil quilogramas, vezes a velocidade do caminhão, que do
seu referencial a velocidade agora é zero. Portanto, se você estiver viajando nesse
carro na mesma velocidade do caminhão, o momento que você
vai encontrar é: zero. Bem, agora, o que
teria um momento? Vamos supor que a gente
tenha uma grande pedra aqui e que essa grande pedra tenha
100 mil quilogramas de massa. Quando você está em repouso no chão,
essa pedra não tem momento linear, mas agora que você está em um carro se movimentando
a 20 metros por segundo para a direita (20 metros por segundo positivo) a pedra, em seu referencial, parece estar se
movendo a 20 metros por segundo negativo. Ela parece estar se movendo a 20
metros por segundo para a esquerda. Sendo assim, se você estiver se movendo
no mesmo referencial que o caminhão, essa rocha parece ter um
momento linear negativo. Inclusive, eu acho que seria muito legal você
calcular o momento linear dessa pedra agora. Eu vou deixar isso aqui como um
exercício para você, tudo bem? Neste vídeo, fizemos apenas uma
pequena introdução ao momento, mas, uma vez que você tenha
uma intuição sobre isso, todas as coisas interessantes na
Física começam a sair dessa ideia. Eu espero que você tenha
compreendido tudo direitinho aqui, e, mais uma vez, eu quero deixar
para você um grande abraço e dizer que encontro
você na próxima! Então, até lá!