A maioria dos alunos é apresentada pela primeira vez à física na forma de cinemática - o ramo da física que estuda apenas o movimento de objetos. Eles usam equações para calcular velocidade, posição e aceleração para aprender como aplicar a matemática ao mundo real. Uma pergunta comum pede aos alunos para calcular a velocidade final de um objeto sem saber quanto tempo ele acelerou. Enquanto a aceleração e o deslocamento do objeto forem conhecidos, qualquer aluno poderá resolver esse problema.

Análise do Problema

Verifique se a aceleração é constante. A aceleração constante será um número simples, como 9,8 metros por segundo por segundo (m /s ^ 2), e não mudará dependendo do tempo ou da velocidade.

Examine o problema para encontrar o deslocamento do objeto e sua velocidade inicial.

Conecte a aceleração, deslocamento e velocidade inicial nesta equação: (Velocidade Final) ^ 2 = (Velocidade Inicial) ^ 2 + 2_ (Aceleração) _ (Deslocamento). Resolva o problema usando caneta, papel e calculadora.

Problema de amostra

Suponha que um carro tenha uma velocidade inicial de 5 metros por segundo, e acelere a 4 metros por segundo por segundo ao longo de um distância de 10 metros. Você pode encontrar sua velocidade final e quanto tempo o carro levou para percorrer 10 metros.

Identifique a aceleração do carro. Aqui, é claramente indicado como 4 m /s ^ 2. Isso é aceleração constante porque não muda com o tempo; a aceleração do carro é a mesma durante todo o problema.

Encontre a velocidade inicial e o deslocamento. A velocidade inicial é claramente declarada como 5 metros por segundo. Mas o problema indica apenas a distância percorrida e não o deslocamento. Use a intuição para afirmar que a distância percorrida e o deslocamento são os mesmos, 10 metros.

Resolva a equação (Velocidade Final) ^ 2 = (Velocidade Inicial) ^ 2 + 2_ (Aceleração) _ (Deslocamento). Inserir valores em V ^ 2 = 5 ^ 2 + 2_4_10. Tomando a raiz quadrada de ambos os lados (e usando intuição novamente para afirmar que o resultado deve ser positivo), V é igual a raiz quadrada de (25 + 80) = 10.25 metros por segundo.

Resolva o tempo após a final velocidade é encontrada. Você pode reorganizar a seguinte equação para fazer isso: (Velocidade Final) = (Velocidade Inicial) + (Aceleração) * (Tempo). Portanto, neste caso, (Tempo) = (Velocidade Final - Velocidade Inicial) /(Aceleração). O tempo é igual a (10,25 - 5) /(4) = 1,31 segundos.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Erros simples de álgebra são os erros mais comuns que os alunos fazem em problemas cinemáticos.