Cinemática

Objetivo de Aprendizagem 1.1.A: Descreva uma grandeza escalar ou vetorial usando magnitude e direção, conforme apropriado.

• 1.1.A.1 Escalares são grandezas descritas apenas por magnitude; vetores são grandezas descritas por magnitude e direção.
• 1.1.A.2 Vetores podem ser modelados visualmente como setas com direção adequada e comprimentos proporcionais à sua magnitude.
• 1.1.A.3 Distância e velocidade escalar são exemplos de grandezas escalares, enquanto posição, deslocamento, velocidade e aceleração são exemplos de grandezas vetoriais.
  • 1.1.A.3.i Vetores são notados com uma seta acima do símbolo daquela grandeza.
    • Equação: $\vec{v} = \vec{v}_0 + \vec{a}t$
  • 1.1.A.3.ii A notação vetorial não é necessária para componentes vetoriais ao longo de um eixo. Em uma dimensão, o sinal do componente descreve completamente a direção daquele componente.
    • Equação derivada: $v_x = v_{x0} + a_x t$

Objetivo de Aprendizagem 1.1.B: Descreva uma soma vetorial em uma dimensão.

• 1.1.B.1 Ao determinar uma soma vetorial em um sistema de coordenadas unidimensional dado, direções opostas são denotadas por sinais opostos.

Objetivo de Aprendizagem 1.2.A: Descreva uma mudança na posição de um objeto.

• 1.2.A.1 Ao usar o modelo de objeto, o tamanho, a forma e a configuração interna são ignorados. O objeto pode ser tratado como um único ponto com propriedades extensivas como massa e carga.
• 1.2.A.2 Deslocamento é a mudança na posição de um objeto.
  • Equação: $\Delta x = x - x_0$

Objetivo de Aprendizagem 1.2.B: Descreva a velocidade média e a aceleração de um objeto.

• 1.2.B.1 As médias de velocidade e aceleração são calculadas considerando os estados inicial e final de um objeto ao longo de um intervalo de tempo.
• 1.2.B.2 A velocidade média é o deslocamento de um objeto dividido pelo intervalo de tempo em que esse deslocamento ocorre.
  • Equação: $\vec{v}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{x}}{\Delta t}$
• 1.2.B.3 A aceleração média é a variação da velocidade dividida pelo intervalo de tempo em que essa variação de velocidade ocorre.
  • Equação: $\vec{a}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$

Objetivo de Aprendizagem 1.2.B: Descrever a velocidade e a aceleração de um objeto.

• 1.2.B.4 Um objeto está acelerando se a magnitude e/ou a direção da sua velocidade estiverem mudando.
• 1.2.B.5 O cálculo da velocidade ou aceleração média sobre um intervalo de tempo muito pequeno resulta em um valor muito próximo da velocidade ou aceleração instantânea.

Objetivo de Aprendizagem 1.3.A: Descrever a posição, velocidade e aceleração de um objeto usando representações do movimento desse objeto.

• 1.3.A.1 O movimento pode ser representado por diagramas de movimento, figuras, gráficos, equações e descrições narrativas.
• 1.3.A.2 Para aceleração constante, três equações cinemáticas podem ser usadas para descrever o movimento linear instantâneo em uma dimensão:
  • Equação: $v_x = v_{x0} + a_x t$
  • Equação: $x = x_0 + v_{x0}t + \dfrac{1}{2}a_x t^2$
  • Equação: $v_x^2 = v_{x0}^2 + 2a_x(x - x_0)$
  • Nota: As equações acima são escritas para indicar movimento na direção x, mas essas equações podem ser usadas em qualquer única dimensão conforme apropriado.
• 1.3.A.3 Perto da superfície da Terra, a aceleração vertical causada pela força da gravidade é para baixo, constante e tem um valor medido aproximadamente igual a $a_g = g \approx 10 \ m/s^2$.
• 1.3.A.4 Gráficos de posição, velocidade e aceleração como funções do tempo podem ser usados para encontrar as relações entre essas grandezas.
  • 1.3.A.4.i A velocidade instantânea de um objeto é a taxa de variação da posição do objeto, que é igual à inclinação (coeficiente angular) de uma linha tangente a um ponto em um gráfico da posição do objeto em função do tempo.
  • 1.3.A.4.ii A aceleração instantânea de um objeto é a taxa de variação da velocidade do objeto, que é igual à inclinação (coeficiente angular) de uma linha tangente a um ponto em um gráfico da velocidade do objeto em função do tempo.
  • 1.3.A.4.iii O deslocamento de um objeto durante um intervalo de tempo é igual à área sob a curva de um gráfico da velocidade do objeto em função do tempo (i.e., a área delimitada pela função e pelo eixo horizontal para o intervalo apropriado).
  • 1.3.A.4.iv A variação da velocidade de um objeto durante um intervalo de tempo é igual à área sob a curva de um gráfico da aceleração do objeto em função do tempo.

Declaração de limite: AP Physics 1 não espera que os alunos analisem quantitativamente acelerações não uniformes. No entanto, espera-se que os alunos sejam capazes de analisar qualitativamente, esboçar gráficos adequados e discutir situações em que a aceleração é não uniforme.

Declaração de limite: Para todas as situações em que uma quantidade numérica é necessária para $g$, o valor $g \approx 10 \ m/s^2$ será usado. No entanto, os alunos não serão penalizados por usarem corretamente valores mais precisos comumente aceitos de $g = 9.81 \ \text{m/s}^2$ ou $g = 9.8 \ \text{m/s}^2$.

Objetivo de Aprendizagem 1.4.A: Descrever o sistema de referência de um observador dado.

• 1.4.A.1 A escolha do sistema de referência determinará a direção e a magnitude das grandezas medidas por um observador nesse sistema de referência.

Objetivo de Aprendizagem 1.4.B: Descrever o movimento de objetos medidos por observadores em diferentes sistemas de referência inerciais.

• 1.4.B.1 Medições de um dado sistema de referência podem ser convertidas em medições de outro sistema de referência.
• 1.4.B.2 A velocidade observada de um objeto resulta da combinação da velocidade do objeto e da velocidade do sistema de referência do observador.
  • 1.4.B.2.i A combinação do movimento de um objeto e do movimento de um observador em um dado sistema de referência envolve a adição ou subtração de vetores.
  • 1.4.B.2.ii A aceleração de qualquer objeto é a mesma quando medida de todos os sistemas de referência inerciais.

Declaração de limite: A menos que indicado de outra forma, assume-se que o sistema de referência de qualquer problema seja inercial.

Declaração de limite: A adição ou subtração de vetores para encontrar velocidades relativas é restrita ao movimento ao longo de uma dimensão para AP Physics 1.

Objetivo de Aprendizagem 1.5.A: Descrever as componentes perpendiculares de um vetor.

• 1.5.A.1 Vetores podem ser modelados matematicamente como o resultante de duas componentes perpendiculares.
• 1.5.A.2 Vetores podem ser decompostos em componentes usando um sistema de coordenadas escolhido.
• 1.5.A.3 Vetores podem ser decompostos em componentes perpendiculares usando funções trigonométricas e relações.
  • Equação: $\sin \theta = \dfrac{a}{c}$
  • Equação: $\cos \theta = \dfrac{b}{c}$
  • Equação: $\tan \theta = \dfrac{a}{b}$
  • Equação: $a^2 + b^2 = c^2$

Objetivo de Aprendizagem 1.5.B: Descrever o movimento de um objeto que se move em duas dimensões.

• 1.5.B.1 O movimento em duas dimensões pode ser analisado usando relações cinemáticas unidimensionais se o movimento for separado em componentes.
• 1.5.B.2 O movimento de projéteis é um caso especial de movimento bidimensional que possui aceleração zero em uma dimensão e aceleração constante e não nula na segunda dimensão.