Em 25s um carro varia sua velocidade de 20m s para 50ms defina sua aceleração média

97 Pages • 51,201 Words • PDF • 8.1 MB

Uploaded at 2021-09-24 10:20

This document was submitted by our user and they confirm that they have the consent to share it. Assuming that you are writer or own the copyright of this document, report to us by using this DMCA report button.

Teste seus conhecimentos em Cinemática por meio destes exercícios sobre movimento com velocidade constante!

Questão 1

Determine o tempo necessário para que os móveis da figura a seguir se encontrem.

a) 2h

b) 3h

c) 4h

d) 5h

e) 6h

Questão 2

A partir do gráfico abaixo, escreva a função horária da posição para o móvel que executa movimento uniforme.

a) S = 50 + 5.t

b) S = 50 + 15.t

c) S = 50 – 5.t

d) S = 50 + 10.t

e) S = 50 – 8.t

Questão 3

Um móvel com velocidade constante igual a 20 m/s parte da posição 5 m de uma reta numerada e anda de acordo com o sentido positivo da reta. Determine a posição do móvel após 15 s de movimento.

a) 105 m

b) 205 m

c) 305 m

d) 405 m

e) 505 m

Questão 4

Um homem sai da posição 15 m de uma pista de caminhada e anda até a posição 875 m mantendo uma velocidade constante de 2 m/s. Sabendo disso, determine o tempo gasto para completar a caminhada.

a) 430 s

b) 320 s

c) 450 s

d) 630 s

e) 530 s

Questão 5

(AFA) Considere dois veículos deslocando-se em sentidos opostos em uma mesma rodovia. Um veículo tem velocidade escalar de 72 km/h e o outro de 108 km/h, em módulo. Um passageiro, viajando no veículo mais lento, resolve cronometrar o tempo decorrido até que os veículos se cruzem e encontra o intervalo de 30 segundos. A distância, em km, de separação dos veículos, no início da cronometragem, era de:

a) 0,5 km

b) 1,5 km

c) 2 km

d) 2,5 km

Resposta - Questão 1

LETRA “D”

Escrevendo a função horária da posição do movimento uniforme para os corpos A e B, temos:

SA = S0 + v.t → SA = 0 + 30.t → SA = 30.t

SB = S0 – v.t → SB = 400 – 50.t

Sabendo que no momento do encontro SA = SB, temos:

SA = SB

30.t = 400 – 50.t

50.t + 30.t = 400

80.t = 400

t = 400
    80

t = 5 h

Resposta - Questão 2

LETRA “C”

Analisando o gráfico, temos:

  • Posição inicial: S0 = 50 m;

  • Tempo até atingir a posição 0: t = 10 s;

  • Tipo de movimento: Reta decrescente indica movimento retrógrado, logo, a velocidade é negativa.

A partir da definição de velocidade média, podemos determinar a velocidade do móvel:

v = Δs
     Δt

v = (0 – 50)
     10

v = - 5m/s

De posse da velocidade, podemos determinar a função horária da posição para esse móvel.

S = S0 + v.t

S = 50 – 5.t

Resposta - Questão 3

LETRA “C”

A partir dos dados fornecidos, temos:

v = 20 m/s

S0 = 5m

t = 15s

A partir da função horária da posição para o movimento uniforme, temos:

S = S0 + v.t

S = 5 + 20.15

S = 5 + 300

S = 305 m

Resposta - Questão 4

LETRA “A”

Do enunciado da questão, temos:

S0 = 15 m

S = 875 m

v = 2 m/s

A partir da função horária da posição para o movimento uniforme, podemos escrever que:

S = S0 + v.t

875 = 15 + 2.t

875 – 15 = 2.t

2.t = 860

t = 430 s

Resposta - Questão 5

LETRA “B”

Adotando que o veículo mais lento executa seu movimento de acordo com o sentido positivo da trajetória e sendo x a distância que separa os dois veículos no início da cronometragem, temos:

Veículo mais lento:

Velocidade: v = 72 km/h ÷ 3,6 = 20 m/s (Multiplicamos por 3,6 passar km/h para m/s)

Função horária da posição: S = S0 + v.t → S = 0 + 20.t → S = 20.t

Veículo mais rápido:

Velocidade: v = 108 Km/h ÷ 3,6 = 30 m/s

Função horária da posição: S' = S'0 + v.t → S' = x – 30.t

No momento do encontro dos móveis, as posições S e S' são iguais:

S = S'

20.t = x – 30.t

20.t + 30.t = x

x = 50.t

Sabendo que o encontro dos móveis ocorre em 30 s, temos:

x = 50.30

x = 1500 m = 1,5 km

Equações de um Móvel com Velocidade Constante

Versão desktop

Copyright © 2022 Rede Omnia - Todos os direitos reservados Proibida a reprodução total ou parcial sem prévia autorização (Inciso I do Artigo 29 Lei 9.610/98)

Aceleração escalar média é uma grandeza física que mede a variação da velocidade (Δv) de um móvel em um determinado intervalo de tempo (Δt). A unidade de aceleração no Sistema Internacional de unidades é o m/s².

Veja também: Introdução ao estudo da Cinemática

A palavra escalar denota que essa grandeza, a aceleração escalar média, é completamente definida pelo seu módulo, não sendo necessário especificar uma direção e um sentido para ela. Isso é possível, uma vez que a maior parte dos exercícios sobre esse assunto envolve movimentos unidimensionais. A palavra média, por sua vez, indica que a aceleração calculada representa uma média e não é, necessariamente, igual à aceleração a cada instante de um movimento.

Para calcularmos a aceleração escalar média de um móvel, utilizamos a seguinte equação:

a – aceleração média (m/s²)
Δv – variação de velocidade (m/s)
Δt – intervalo de tempo (s)

Na equação acima, Δv diz respeito à mudança no módulo da velocidade. Podemos calcular essa variação de velocidade usando a seguinte igualdade: Δv = vF – v0. O intervalo de tempo Δt é calculado de maneira similar: Δt = tF – t0. Por isso, é possível reescrever a fórmula de aceleração média mostrada acima de forma mais completa:

v – velocidade final
v0 – velocidade final
t – instante final
t0 – instante inicial

Função horária da velocidade

Quando um móvel acelera de forma constante, isto é, quando a sua velocidade muda de forma igual para intervalos de tempos iguais, podemos determinar a sua velocidade final (v) após um intervalo de tempo de aceleração constante (a) usando a sua função horária da velocidade, confira:

Veja também: Grandezas vetoriais e escalares

Gráficos do movimento acelerado

A equação acima mostra que a velocidade final de um móvel é dada por sua velocidade inicial acrescida do produto de sua aceleração pelo tempo. Perceba que a função mostrada na fórmula anterior é uma função de 1º grau, similar a uma equação da reta. Por isso, os gráficos de posição e velocidade em função do tempo, para os movimentos acelerados (quando a velocidade aumenta) e retardados (quando a velocidade diminui), são da seguinte forma:

Em 25s um carro varia sua velocidade de 20m s para 50ms defina sua aceleração média

No movimento acelerado, o gráfico s(t) é uma parábola com a concavidade voltada para cima, enquanto v(t) é uma reta ascendente.

Em 25s um carro varia sua velocidade de 20m s para 50ms defina sua aceleração média

No movimento retardado, o gráfico s(t) é uma parábola com a concavidade voltada para baixo, enquanto v(t) é uma reta descendente.

Veja também: Saiba mais sobre os gráficos do movimento uniformemente variado

Aceleração escalar constante

Quando a aceleração de um móvel é constante, sua velocidade aumenta de forma igual, para intervalos de tempos iguais. Por exemplo, uma aceleração de 2 m/s² indica que a velocidade de um móvel aumenta em 2 m/s a cada segundo. A tabela a seguir apresenta dois móveis, 1 e 2, que se movem, respectivamente, com uma aceleração constante e uma aceleração variável:

Tempo (s)

Velocidade do móvel 1 (m/s)

Velocidade do móvel 2 (m/s)

0

0

0

1

2

3

2

4

5

3

6

6


Perceba que a velocidade do móvel 1 aumenta de forma constante a 2 m/s a cada segundo. Portanto, sua aceleração média é de 2 m/s², por isso dizemos que o seu movimento é uniformemente variado. No móvel 2, no entanto, a velocidade não muda de forma constante. Entre dois intervalos de tempos iguais, a sua velocidade muda de forma diferente, logo, dizemos que o seu movimento é variado.

Apesar de seu movimento ser variado, sua aceleração média é igual à aceleração média do móvel 1. Observe o cálculo:

Em 25s um carro varia sua velocidade de 20m s para 50ms defina sua aceleração média

Apesar das suas acelerações médias serem iguais, os corpos 1 e 2 movem-se de forma diferente

É importante notar que a aceleração média apenas leva em conta os módulos final e inicial da velocidade, durante um certo período de tempo. Independentemente de como variou a velocidade, a aceleração média só será determinada pela diferença entre os valores de velocidade no início e no fim do movimento.

Cálculo do deslocamento com aceleração constante

Caso queiramos calcular o deslocamento de um móvel que tem sua velocidade alterada com uma aceleração constante, podemos utilizar as seguintes fórmulas:

Perceba que a fórmula dada acima pode ser usada quando sabemos por quanto tempo um móvel sofreu a aceleração. Caso não tivermos informação sobre qual foi o intervalo de tempo em que um movimento ocorreu, devemos utilizar a equação de Torricelli:

Aceleração escalar instantânea

Diferentemente da aceleração média, a aceleração instantânea determina a variação da velocidade a cada instante de um movimento. Para tanto, é necessário que o intervalo de tempo escolhido seja o menor possível. A fórmula abaixo traz a definição de aceleração escalar instantânea:

Portanto, a principal diferença entre as acelerações média e instantânea é o intervalo de tempo: a aceleração instantânea é calculada para intervalos de tempo pequenos, que tendam a zero.

Veja também: Dicas para resolver exercícios de Cinemática

Exercícios de aceleração escalar média

1) Um veículo tem sua velocidade alterada de acordo com o tempo conforme a tabela mostrada abaixo:

Velocidade (m/s)

Tempo (s)

10

0

15

1

20

2


a) Calcule o módulo da aceleração média desse veículo entre os instantes t = 0 s e t = 3,0 s.

b) Calcule o espaço percorrido pelo veículo entre os instantes t = 0 s e t = 3,0 s.

c) Determine a função horária da velocidade desse veículo.

Resolução:

a) Para calcularmos a aceleração média do veículo, utilizaremos a fórmula de aceleração média. Observe:

b) Vamos calcular o espaço percorrido pelo veículo por meio da sua função horária da posição:

c) A função horária do movimento desse veículo pode ser determinada, se soubermos a sua velocidade inicial e a sua aceleração. Observe:

2) Um motorista dirige o seu veículo a 30 m/s, quando avista uma sinalização que indica que a velocidade máxima na via é de 20 m/s. Ao pisar no freio, o motorista reduz a velocidade até o valor indicado, deslocando-se cerca de 50 m entre o início e o final da frenagem. Determine o módulo da desaceleração que os freios do veículo imprimiram sobre ele.

Resolução:

Podemos calcular a desaceleração produzida pelos freios do veículo utilizando a equação de Torricelli, uma vez que não nos foi informado em qual intervalo de tempo ocorre a frenagem do veículo:

Por Me. Rafael Helerbrock