Introdução ao momento

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!