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Gráficos Para que serve um gráfico em Física? O gráfico serve para visualizar o comportamento das grandezas físicas envolvidas de uma maneira fácil e rápida. Através de um gráfico podemos verificar como varia uma grandeza (por exemplo, espaço) em função de outra (por exemplo, tempo). Vamos mostrar como construir e interpretar o gráfico espaço em função do tempo como exemplo. Sistema de Eixos Cartesianos Ortogonais Para construir um gráfico, utiliza-se um sistema de eixos cartesianos ortogonais que são dois eixos perpendiculares entre si, sendo o ponto de intersecção denominado origem. Os valores das grandezas envolvidas são colocados utilizando uma escala adequada para cada eixo. O eixo na horizontal (por convenção) é denominado eixo das abscissa e nele são colocados os valores da variável independente (por exemplo, tempo). O eixo na vertical é denominado eixo das ordenadas e nele são colocados os valores da variável dependente (por exemplo, espaço). 1 Localização de um ponto no plano cartesiano O par de coordenadas (t, S) localiza a posição do ponto no plano cartesiano definido pelos eixos cartesianos. Para tal traça-se uma perpendicular do ponto ao eixo das abscissas e outra perpendicular ao eixo das ordenadas, determinando, respectivamente, a abscissa e a ordenada do ponto (fig. 1). Figura 1 - Localizando um ponto no plano cartesiano Construção de gráficos Para construir qualquer gráfico envolvendo grandezas físicas, devem-se observar as seguintes regras: • Coloque título e legenda. • Escolha escalas adequadas para colocar os valores nos eixos. • Coloquem, de forma clara, as grandezas a serem representadas nos eixos com as suas respectivas unidades. • Coloque os valores das grandezas apenas com os números necessários à leitura; não coloque valores especiais. • Quando houver diversas séries de medidas, é conveniente distingüi-las com diferentes símbolos ( , , e outros). Procure traçar a melhor reta ou curva, devendo recorrer a métodos matemáticos quando os valores encontrados não estão adequados. 2 Exemplo 1 - Construção de gráficos Construir um gráfico de S = f(t), espaço em função do tempo, dada a tabela abaixo. Observe que o espaço (S) é a variável dependente e o tempo (t) é a variável independente, e que quando a grandeza tempo dobra, triplica ou quadruplica seu valor, a grandeza espaço (S) também dobra, triplica ou quadruplica seu valor, indicando que as grandezas espaço e tempo são diretamente proporcionais. Adotar uma escala, por exemplo: 1 cm - 5 m para a variável S 1 cm - 1 s para a variável t Figura 2 - Gráfico espaço (S) versus tempo (t) S (m) t (s) 0 0 5 1 10 2 15 3 20 4 25 5 3 Determinação da inclinação da reta Observe que o gráfico S versus t da fig. 2 é uma reta passando pela origem, indicando que o espaço é uma função do 1o. grau do tempo. A inclinação da reta é dada pelo cociente entre a diferença das ordenadas e a diferença das abscissas. Inclinação da reta = (Sfinal - S inicial ) / ( tfinal - tinicial) No exemplo dado, escolhendo dois pontos quaisquer sobre a reta (fig. 2), A e B, para calcular a inclinação da reta: Inclinação da reta = ( SB - SA)/(tB - tA) = (15 - 5) m / (3 - 1) s = (10 m) / (2 s) = 5 m/s O valor encontrado é o da velocidade, e podemos concluir que: A velocidade de um móvel pode ser determinada a partir do gráfico S versus t (quando este for uma reta), pela inclinação da reta. Quanto mais inclinada a reta estiver em relação ao eixo das abcissas, para uma mesma escala, maior será a velocidade e vice-versa. Vimos o exemplo de um gráfico de uma função do 1o grau que é uma reta. Podemos obter diferentes tipos de gráficos tais como: parábola, hipérbole, e outros, dependendo da função matemática envolvida. 4