Lançamento Horizontal

Definição

Pense em uma gota que desliza a velocidade constante (v0) em uma folha localizada a uma altura H, quando atinge a borda e cai no solo.

Durante a queda, ele se move em velocidade constante v0 no eixo xe se move em queda livre ao longo do eixo y devido à ação da gravidade. Inicialmente, a velocidade neste eixo y é 0 (vy = 0) e aumenta conforme o projétil desce.

O que é movimento horizontal?

Na física, o movimento de um projétil pode ser dividido em dois componentes: horizontal e vertical.

Na maioria dos casos, o componente vertical é o movimento causado pela ação da gravidade sobre o objeto.

Para cada objeto, a gravidade causa uma aceleração constante em direção à Terra a uma taxa de 9,8 m/s².

O movimento horizontal é o movimento de um projétil em um plano horizontal com base na força que age sobre ele. Em distâncias curtas, os movimentos verticais e horizontais do projétil são perpendiculares e independentes um do outro.

A segunda lei da física de Newton afirma que um objeto continuará a se mover na mesma velocidade, desde que nenhuma força externa atue sobre ele.

Isso significa que o movimento horizontal de um objeto permanecerá constante, desde que não seja afetado por um empurrão ou puxão adicional. Se uma força externa for perpendicular ao movimento do objeto, como acontece com a gravidade, ocorrerá uma mudança na direção, mas a velocidade real permanecerá constante. Isso se aplica a distâncias curtas apenas porque a Terra é considerada plana, de modo que o efeito da gravidade permanece constante.

Para ser considerado movimento horizontal, um projétil deve ser atirado em linha reta, não em qualquer ângulo.

A velocidade do projétil pode ser alterada, mas o que permanece a mesma é que ele é disparado perpendicularmente à superfície da Terra. O projétil é submetido a uma força de gravidade vertical constante, independentemente da força horizontal usada para disparar o projétil, o que significa que o projétil pousará sempre no mesmo tempo. Ao alterar a velocidade inicial do projétil, ou a força usada para dispará-lo, o projétil percorrerá distâncias maiores ou menores horizontalmente no mesmo período de tempo.

Conforme a distância percorrida por um objeto aumenta, a curva da Terra começa a afetar seu movimento horizontal. A razão por trás dessa mudança é que o ângulo do movimento horizontal do objeto muda em comparação com a superfície da Terra. Isso significa que a gravidade não é mais perpendicular ao movimento do objeto, portanto, afetará o movimento do objeto.

Ao trabalhar com distâncias maiores e/ou com projéteis disparados em ângulo, como um míssil, os componentes horizontal e vertical devem ser determinados para serem capazes de resolver a distância que o projétil pode viajar.

Movimento horizontal uniforme

Quando um corpo é lançado horizontalmente no vácuo, ele descreve, em relação à Terra, uma trajetória parabólica.

Esse movimento pode ser considerado como o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes: Um movimento vertical, uniformemente variado, sob a ação exclusiva da gravidade.

E um movimento horizontal uniforme, pois não existe aceleração na direção horizontal.

Por exemplo, se uma arma dispara uma bala horizontalmente, esta continua a mover-se para diante, por causa da inércia, mas ao mesmo tempo sofre a ação da força da gravidade, que a puxa para a Terra.

O resultado é que a bala descreve uma trajetória curva. Em cada ponto da trajetória, a velocidade resultante do móvel, é dada pela soma vetorial da velocidade horizontal, constante, e da velocidade vertical, variável.

O fato de as duas velocidades serem independentes tem uma conseqüência importante: o tempo que um projétil gasta para cair, quando lançado horizontalmente, é o mesmo que gastaria para cair em queda livre.

Ou seja, se jogarmos uma pedra horizontalmente, do segundo andar de uma casa, com uma velocidade de 10 m/s e deixarmos cair outra pedra ao mesmo tempo, ambas as pedras atingirão o solo no mesmo instante.

O que é movimento de projétil?

O movimento do projétil é um fenômeno físico que ocorre quando um objeto é projetado por uma força que para de exercer influência sobre o objeto após seu lançamento.

As leis da física fazem com que os objetos sigam um caminho muito particular quando são lançados dessa maneira.

Um exemplo clássico é a bola de futebol, que se transforma em projétil ao ser chutada por um jogador.

A maioria das pessoas está familiarizada com a afirmação de Isaac Newton de que um objeto em movimento tende a permanecer em movimento. Isso é conhecido como inércia.

A inércia desempenha um papel importante no movimento do projétil, porque explica por que um objeto continua se movendo sem qualquer fonte de propulsão.

Também existe uma força em jogo: a gravidade.

A gravidade explica porque a bola de futebol no exemplo acima retorna à Terra, em vez de se mover continuamente pelo ar.

A trajetória de um projétil é aproximadamente parabólica. Quando é lançado, a inércia o ajuda a se mover para cima, contra a gravidade, mas, eventualmente, a atração da gravidade se torna muito forte e o objeto começa a dar um loop de volta à Terra. O objeto também está viajando horizontalmente, no entanto, o caminho do objeto cria um arco. Eventualmente, o objeto vai atingir a Terra e parar, e no caso da bola de futebol, será chutado por outro jogador.

É importante compreender como o movimento do projétil funciona. Historicamente, muitos exércitos lutaram com o conceito, porque não entendiam como flechas, balas de canhão, balas e outros projéteis se moviam pelo ar, o que tornava difícil mirar corretamente. A física por trás desse tipo de movimento também desempenha um papel nos esportes e em muitas outras atividades, por isso as questões envolvendo esse conceito pedem às pessoas que usem fórmulas matemáticas para determinar o caminho que um projétil seguirá em tantos testes de física.

A velocidade inicial do objeto, massa e ângulo de lançamento, todos desempenham um papel no caminho que o objeto seguirá; por exemplo, uma bola de gude que rola de uma mesa seguirá uma rota diferente daquela que é lançada para cima com uma pequena catapulta. A maioria dos problemas de movimento de projéteis é definida na Terra, que tem uma gravidade familiar, embora as pessoas também possam calculá-la para vários objetos em outros planetas, desde que a gravidade seja conhecida.

Problemas simples também presumem que a resistência do ar e a rotação da Terra não são importantes, embora na verdade possam se tornar problemas com certos tipos de problemas.

Propriedades do movimento do projétil

O movimento do projétil é o movimento de um objeto lançado (projetado) para o ar. Após a força inicial que lança o objeto, ele experimenta apenas a força da gravidade. O objeto é chamado de projétil e seu caminho é chamado de trajetória. Conforme um objeto viaja pelo ar, ele encontra uma força de atrito que retarda seu movimento, chamada de resistência do ar.

A resistência do ar altera significativamente o movimento da trajetória, mas devido à dificuldade de cálculo, é ignorada na introdução à física.

O conceito mais importante no movimento do projétil é que os movimentos horizontais e verticais são independentes, o que significa que não influenciam um ao outro.

A Figura abaixo compara uma bala de canhão em queda livre (em azul) a uma bala de canhão lançada horizontalmente em movimento de projétil (em vermelho).

Você pode ver que a bala de canhão em queda livre cai na mesma proporção que a bala de canhão em movimento de projétil.

Lembre-se de que se o canhão lançasse a bola com qualquer componente vertical da velocidade, os deslocamentos verticais não se alinhavam perfeitamente.

Como os movimentos verticais e horizontais são independentes, podemos analisá-los separadamente, ao longo de eixos perpendiculares. Para fazer isso, separamos o movimento do projétil em dois componentes de seu movimento, um ao longo do eixo horizontal e outro ao longo do vertical.O diagrama mostra o movimento do projétil de uma bala de canhão disparada em um ângulo horizontal versus uma lançada sem velocidade horizontal.
Observe que ambas as balas de canhão têm a mesma posição vertical ao longo do tempo

Chamaremos o eixo horizontal de eixo x e o eixo vertical de eixo y. Para a notação, d é o deslocamento total ex e y são seus componentes ao longo dos eixos horizontal e vertical.

As magnitudes desses vetores são xey, conforme ilustrado na Figura abaixo.

Um menino chuta uma bola no ângulo ?, e ela é deslocada a
uma distância de s ao longo de sua trajetória

Como de costume, usamos velocidade, aceleração e deslocamento para descrever o movimento. Devemos também encontrar os componentes dessas variáveis ao longo dos eixos x e y.

Os componentes da aceleração são então muito simples a_y = –g = –9.80 m/s². Observe que esta definição define a direção para cima como positiva. Como a gravidade é vertical, a_x = 0.

Ambas as acelerações são constantes, então podemos usar as equações cinemáticas.

Fonte: ww.texasgateway.org/www.webassign.net/www.saladefisica.com.br/www.wisegeek.org/www.texasgateway.org/www.arlingtonschools.org