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1 01 Aula Conceitos básicos da Cinemática 1A Física Cinemática Cinemática é a parte da Mecânica que estuda o movimento dos corpos sem se preocupar com quem (ou o que) o causou. Movimento Diz-se que um corpo está em movimento em relação a um certo referencial, quando a sua posição varia com o decorrer do tempo. Repouso Diz-se que um corpo está em repouso em relação a um certo referencial, quando a sua posição permanece a mesma com o decorrer do tempo. Referencial O estudo do movimento de um corpo requer a adoção de um determinado referencial. Um corpo pode estar em repouso em relação a um certo referencial e em movimento em relação a outro. Observando a figura, pode-se concluir que: D iv o. 2 00 5. D ig ita l. • a pessoa está em movimento em relação ao referen- cial Terra; • a pessoa está em repouso em relação ao referencial automóvel. Ponto material Dizemos que um corpo é ponto quando o seu vo- lume for desprezível e material quando possuir massa. Então: Exemplo: • um automóvel, fazendo o percurso de Curitiba a São Paulo, pode ser considerado um ponto material, pois o seu comprimento é desprezível, se comparado com a distância que vai percorrer; • esse mesmo automóvel, fazendo manobras no in- terior de uma garagem, não pode ser considerado ponto material, pois se devem levar em conside- ração as suas dimensões (comprimento, largura e altura). Trajetória Num lindo amanhecer, você caminha por uma praia. Após algum tempo, você olha para trás e vê seu rastro Portanto, o conceito de movimento é relativo, pois depende do referencial adotado. Um corpo é considerado ponto material sempre que suas dimensões forem desprezíveis, quando comparadas às de outros corpos ou elementos en- volvidos na situação estudada. Portanto, um corpo pode ser um ponto material num determinado movimento e não o ser em outro movimento. 2 Extensivo Terceirão deixado na areia. Esse rastro mostra o caminho per- corrido. Pode-se dizer, então, que esse rastro representa a sua trajetória. Então: Deve-se criar um sentido positivo (ou seja, uma orientação) e escolher uma origem: A seguir, essa trajetória deve receber marcas, de acor- do com o sistema de unidades escolhido (centímetro, metro, quilômetro, etc.). No Sistema Internacional de Unidades (SI), por exemplo, essas marcas estarão em metros: –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 (m) Se a trajetória for orientada para a direita, como no exemplo acima, as marcas à direita da origem serão positivas e as marcas à esquerda, negativas. Espaço(s) O espaço é um número que serve para localizar um móvel na trajetória, num determinado instante. Na realidade, o espaço determina a distância do móvel até a origem, acompanhada de um sinal que indica se esse móvel está do lado positivo ou negativo das marcas: –3 –2 –1 0 1 2 3 4 (m) P1 P2 P3 P4–4 Exemplo: P1 → s1 = –2 m P2 → s2 = 0 (origem) P3 → s3 = 2 m P4 → s4 = 4 m Observação: O espaço indica a posição do móvel na traje- tória, mas não determina se ele está em repouso ou passando por esse ponto. Espaço é um número que indica onde o corpo está. Não indica quanto ele andou nem para onde ele vai. A trajetória seguida por um móvel depende do referencial adotado. Veja o exemplo abaixo: D iv o. 2 00 5. D ig ita l. O goleiro faz um lançamento e um jogador corre na mesma vertical da bola, com o intuito de interceptá-la. Vamos considerar dois referenciais: 1. Para uma pessoa sentada na arquibancada, a traje- tória da bola é um arco de parábola: 2. Para o jogador que corre na mesma vertical da bola, a trajetória dela é um segmento de reta, ou seja, ele a observa subindo e descendo na mesma vertical: Orientação da trajetória Representa-se a trajetória seguida por um móvel, utilizando-se uma linha reta ou curva: Trajetória é a linha formada pelas sucessivas posi- ções ocupadas por um móvel. D iv o. 2 00 5. D ig ita l. Aula 01 3Física 1A Testes Assimilação 01.01. (U. Uberaba – MG) – Considere a seguinte situação: um ônibus movendo-se por uma estrada e duas pessoas, uma A, sentada no ônibus e outra B, parada na estrada, ambas obser- vando uma lâmpada fixa no teto do ônibus. A diz: “A lâmpada não se move em relação a mim”. B diz: “A lâmpada está se movimentando, uma vez que ela está se afastando de mim”. a) A está errada e B está certa. b) A está certa e B está errada. c) Ambas estão erradas. d) Cada uma, dentro do seu ponto de vista, está certa. 01.02. (U.F. Santa Maria – RS) – Em um ônibus que se desloca com velocidade constante, em relação a uma rodovia que atravessa uma floresta, um passageiro faz a seguinte afirma- ção: “As árvores estão deslocando-se para trás”. Essa afirmação é pois, considerando-se como referencial, é (são) que se movimenta(m). Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas da frase. a) correta – a estrada – as árvores b) correta – as árvores – a estrada c) correta – o ônibus – as árvores d) incorreta – a estrada – as árvores e) incorreta – o ônibus – as árvores 01.03. (FESP – SP) – Das afirmações: I. Uma partícula em movimento em relação a um referen- cial pode estar em repouso em relação a outro referencial. II. A forma da trajetória de uma partícula depende do referencial adotado. III. Se a distância entre duas partículas permanece constante, então uma está em repouso em relação à outra. São corretas: a) apenas I e II. b) apenas III. c) apenas I e III. d) todas. e) apenas II e III. 01.04. (UFSM) – Numa corrida de revezamento, dois atletas, por um pequeno intervalo de tempo, andam juntos para a troca do bastão. Nesse intervalo de tempo, I. num referencial fixo na pista, os atletas têm velocidades iguais. II. num referencial fixo em um dos atletas, a velocidade do outro é nula. III. o movimento real e verdadeiro dos atletas é aquele que se refere a um referencial inercial fixo nas estrelas distantes. Está(ão) correta(s) a) apenas I. d) apenas I e II. b) apenas II. e) I, II e III. c) apenas III. Aperfeiçoamento 01.05. (U. Católica de Salvador – BA) – Um vagão está em movimento retilíneo com velocidade escalar constante em relação ao solo. Um objeto se desprende do teto desse vagão. A trajetória de queda desse objeto, vista por um passageiro que está sentado nesse vagão, pode ser representada pelo esquema: a) c) e) b) d) 01.06. (UFES) – Um objeto é solto de um aparelho ultraleve que se desloca, paralelamente ao solo, a baixa altura, com uma velocidade constante. Desprezando a resistência do ar, a repre- sentação gráfica da trajetória do objeto em relação ao solo é a) b) c) d) e) Teto V Piso Teto V Piso Teto V Piso Teto V Piso Teto V Piso 4 Extensivo Terceirão Aprofundamento 01.11. (IFSC) – Hoje sabemos que a Terra gira ao redor do Sol (sistema heliocêntrico), assim como todos os demais planetas do nosso sistema solar. Mas na Antiguidade, o homem acre- ditava ser o centro do Universo, tanto que considerava a Terra como centro do sistema planetário (sistema geocêntrico). Tal consideração estava baseada nas observações cotidianas, pois as pessoas observavam o Sol girando em torno da Terra. É CORRETO afirmar que o homem da Antiguidade concluiu que o Sol girava em torno da Terra devido ao fato que: a) considerou o Sol como seu sistema de referência. b) considerou a Terra como seu sistema de referência. c) esqueceu de adotar um sistema de referência. d) considerou a Lua como seu sistema de referência. e) considerou as estrelas como seu sistema de referência. 01.12. (UNIMONTES) – Dois aviões do grupo de acrobacias (Esquadrilha da Fumaça) são capazes de realizar manobras diversas e deixam para trás um rastro de fumaça. Nessas condições, para que os aviões descrevam duas semirretas paralelas verticais (perpendiculares ao solo, considerado plano), de tal sorte que o desenho fique do mesmo tamanho, os pilotos controlam os aviões para que tenham velocidades constantes e de mesmo módulo. Considerandoo mesmo sentido para o movimento dos aviões durante essa acrobacia, pode-se afirmar corretamente que a) os aviões não se movimentam em relação ao solo. b) os aviões estão parados, um em relação ao outro. c) um observador parado em relação ao solo está acelerado em relação aos aviões. d) um avião está acelerado em relação ao outro. 01.13. (UFV) – Um aluno, sentado na carteira da sala, ob- serva os colegas, também sentados nas respectivas carteiras, bem como um mosquito que voa perseguindo o professor que fiscaliza a prova da turma. Das alternativas abaixo, a única que retrata uma análise CORRETA do aluno é: a) A velocidade de todos os meus colegas é nula para todo observador na superfície da Terra. b) Eu estou em repouso em relação aos meus colegas, mas nós estamos em movimento em relação a todo observa- dor na superfície da Terra. c) Como não há repouso absoluto, não há nenhum refe- rencial em relação ao qual nós, estudantes, estejamos em repouso. d) A velocidade do mosquito é a mesma, tanto em relação aos meus colegas, quanto em relação ao professor. e) Mesmo para o professor, que não para de andar pela sala, seria possível achar um referencial em relação ao qual ele estivesse em repouso. 01.07. (UFMF) – Júlia está andando de bicicleta, com veloci- dade constante, quando deixa cair uma moeda. Tomás está parado na rua e vê a moeda cair. Considere desprezível a resistência do ar. Assinale a alternativa em que melhor estão representadas as trajetórias da moeda, como observadas por Júlia e por Tomás. a) b) c) d) 01.08. (U.F. Uberlândia – MG) – De um avião que voa de leste para oeste abandona-se um projétil. Em relação a um observador fixo no solo, a trajetória do projétil será: a) um arco de circunferência. c) elíptica. e) uma reta vertical. b) parabólica. d) uma reta inclinada. 01.09. (UFCE) – Um trem viaja em linha reta, ao longo de uma direção horizontal com velocidade constante. De repente, cai uma das lâmpadas do teto do trem. Qual é a trajetória dessa lâmpada vista por uma pessoa colocada dentro do trem? E para uma pessoa colocada fora do trem, vendo-o passar? 01.10. (EEAR) – O avião identificado na figura voa horizon- talmente da esquerda para a direita. Um indivíduo no solo observa um ponto vermelho na ponta da hélice. Qual figura melhor representa a trajetória de tal ponto em relação ao observador externo? © Pi xa ba y/ N ig ht ow l a) b) c) d) Júlia Tomás Júlia Tomás Júlia Tomás Júlia Tomás Aula 01 5Física 1A 01.14. (PUC – SP) – Leia com atenção a tira da Turma da Mônica mostrada a seguir e analise as afirmativas que se seguem, considerando os princípios da Mecânica Clássica. © M au ric io d e So us a Ed ito ra L td a. I. Cascão encontra-se em movimento em relação ao skate e também em relação ao amigo Cebolinha. II. Cascão encontra-se em repouso em relação ao skate, mas em movimento em relação ao amigo Cebolinha. III. Em relação a um referencial fixo fora da Terra, Cascão jamais pode estar em repouso. Estão corretas: a) apenas I b) I e II c) I e III d) II e III e) I, II e III 01.15. (UFMG) – Observe esta figura. Daniel está andando de skate em uma pista horizontal. No instante t1, ele lança uma bola que, aos seus olhos, sobe verticalmente. A bola sobe alguns metros e cai, enquanto Daniel continua a se mover em trajetória retilínea, com velocidade constante. No instante t2, a bola à retorna mesma altura de que foi lançada. Despreze os efeitos da resistência do ar. Assim sendo, no instante t2: a) a bola estará no ponto K. b) a bola estará no ponto L. c) a bola estará no ponto M. d) a bola estará no ponto M se for lançada com velocidade menor do que a de Daniel. e) a bola estará no ponto K se for lançada com velocidade maior do que a de Daniel. 01.16. (UFB) – Uma bicicleta está se deslocando horizontalmente para o leste com velocidade constante. Pede-se: a) O celim (banco) está em repouso ou em movimento em relação ao pneu? b) Esboce a trajetória de um ponto do pneu, vista por um observador fixo no solo. 01.17. Sobre a relação entre o conceito de espaço de um móvel e o sentido do movimento, determine a soma dos números que correspondem, a afirmações corretas: 01) Quando o espaço de um móvel é negativo pode-se garantir que o mesmo se desloca contra o sentido positivo da tra- jetória. 02) Um móvel em repouso necessariamente terá espaço nulo. 04) Ao passar pela origem da trajetória, o espaço do móvel será nulo. 08) Um móvel que se desloca no sentido positivo da trajetória pode apresentar espaço negativo. 16) O espaço de um móvel pode ser medido em cm. © iS to ck ph ot o. co m /O st ill 6 Extensivo Terceirão 01.18. Dois móveis que se deslocam sobre a mesma trajetó- ria apresentam espaços definidos pelas equações sA = 8 – 4t e sB = –7 + t, em que t e s representam respectivamente o tempo e o espaço em unidades do Sistema Internacional (SI). Pode-se prever que o encontro entre os móveis ocorrerá no instante: a) t = 0 s b) t = 1 s c) t = 2 s d) t = 3 s e) t = 5s Desafio 01.19. O espaço e um móvel varia com o tempo de acordo com a equação s = –5 + 2t – 3t2 (unidades do SI). Consi- derando que o movimento se inicia quando o cronômetro marca t = 0, quantas vezes o móvel passará pela origem? a) Nenhuma. b) Uma. c) Duas. d) Três. e) Quatro. 01.20. Os espaços de dois móveis que se deslocam sobre a mesma trajetória são definido em função do tempo pelas equações sA = a + 5t – 3t 2 e sB = 5 – 3t, em que s, t e a são medidos em unidades do SI. O valor do módulo de a para que estes móveis se encontrem em um único instante é: a) zero. b) 1. c) 2. d) 1 2 . e) – 1 3 . Gabarito 01.01. d 01.02. c 01.03. a 01.04. d 01.05. c 01.06. b 01.07. c 01.08. b 01.09. Linha reta vertical; parabólica 01.10. b 01.11. b 01.12. b 01.13. e 01.14. d 01.15. b 01.16. a) Em movimento. b) A trajetória é uma curva denominada cicloide: 1 2 3 4 5 01.17. 28 (04 + 08 + 16) 01.18. d 01.19. e 01.20. a 7Física 1A Aula 02 Deslocamento escalar (Δs) Considerando-se um móvel que se desloca numa determinada trajetória, partindo do ponto P1 e chegan- do a P2, tem-se: P1 0 (t1 ) (t2 ) (s2) (s1) P2 P1 → o móvel ocupa o espaço s1 no instante t1; P2 → o móvel ocupa o espaço s2 no instante t2. Define-se deslocamento escalar como a diferen- ça entre o espaço final (chegada) e o inicial (partida). s = s2 – s1 No cálculo do deslocamento escalar, consideram- -se apenas os espaços inicial e final, não importando o que aconteceu durante o percurso do móvel, ou seja, se ele parou ou retornou. Para um determinado movimento, tem-se: Se s > 0 ⇒ o móvel se deslocou preferencialmen- te a favor da orientação da trajetória. Se s < 0 ⇒ o móvel se deslocou preferencialmen- te no sentido contrário ao da orientação da trajetória. Se s = 0 ⇒ o móvel permaneceu em repouso ou retornou, no final, ao ponto de partida. Distância percorrida (d) A distância percorrida por um móvel representa a soma dos módulos de todos os percursos por ele efetuados. Considere a trajetória abaixo, na qual o móvel parte do ponto A, vai até C e retorna a B. 10–1–2–3–4–5 2 3 4 5 A B C No percurso total, o deslocamento escalar será: s = s2 – s1 = sB – sA = 1 – (–3) ⇒ s = 4 m A distância percorrida será: d = dAC + dCB = 8 + 4 ⇒ d = 12 m Velocidade escalar média (vm) Um móvel realiza um deslocamento escalar s = s2 – s1 sobre uma trajetória, durante um intervalo de tempo t = t2 – t1. A velocidade escalar média desse móvel é defi- nida pela razão entre o deslocamento escalar e o correspondente intervalo de tempo. v s t s s t tm � � � � � � 2 1 2 1 Como não é possível voltar no tempo, o intervalo de tempo ( t) será sempre positivo. Portanto, a velocidade escalar média (vm) terá sempre o mesmo sinal do deslo- camento escalar ( s). Observação: Uma velocidade média nula não significa, necessariamente, que o móvel permaneceu em re- pouso. Ele pode ter retornado ao ponto de partida em cima da mesma trajetória efetuadana ida. Velocidade escalar instantânea (v) Ao observar o velocímetro de um automóvel que percorre as ruas de uma cidade, verifica-se que a velocidade varia bastante. Em meio ao trânsito, essa velocidade ora aumenta, ora diminui, ora permanece constante e, às vezes, é até nula. Ao dividir o deslocamento escalar pelo correspondente intervalo de tempo, encontra-se a velocidade escalar média. 1B Velocidade escalar média Física 1A 8 Extensivo Terceirão A velocidade escalar instantânea pode ser obtida (em módulo) diretamente por meio da leitura da indica- ção do velocímetro de um automóvel. Em cada instante, o automóvel possui uma determi- nada velocidade instantânea. Unidades de velocidade v s tm � � � v → km/h (unidade muito utilizada na prática) v → m/s (SI) Para efetuarmos a transformação das unidades: 1 km h = 1 000 m 3 600 s = 1 3,6 m/s Testes Assimilação 02.01. (URCA – CE) – São unidades de medida do Sistema Internacional (SI): a) metro, segundo, grama; b) quilograma, metro, segundo; c) minuto, quilograma, metro; d) centímetro, segundo, quilograma; e) metro, quilograma, hora. 02.02. (VUNESP) – Ao passar pelo marco “km 200” de uma rodovia, um motorista vê um anúncio com a inscrição: “ABAS- TECIMENTO E RESTAURANTE A 30 MINUTOS”. Considerando que esse posto de serviços se encontra junto ao marco “km 245” dessa rodovia, pode-se concluir que o anunciante prevê, para os carros que trafegam nesse trecho, uma velocidade média, em km/h, de a) 80 b) 90 c) 100 d) 110 e) 120 02.03. (UFAC) – Um carro com uma velocidade de 80 km/h passa pelo km 240 de uma rodovia às 7h30min. A que horas este carro chegará à próxima cidade, sabendo-se que a mesma está situada no km 300 dessa rodovia? a) 7h45min b) 8h c) 8h15min d) 8h30min e) 8h45min 02.04. (PUC – PR) – A velocidade média de um automóvel é nula num certo intervalo de tempo. Nesse intervalo de tempo: I. A distância percorrida pelo automóvel é necessariamente nula. II. O deslocamento do móvel é necessariamente nulo. III. No caso de um movimento unidimensional, a posição do automóvel troca de sinal, necessariamente. IV. No caso de um movimento unidimensional, a velocidade do automóvel troca de sinal, necessariamente. Analise as afirmações acima e marque a alternativa que contém todas as afirmações corretas. a) Apenas II e III b) Apenas II c) Apenas I e II d) Apenas I e) II, III, e IV. De uma maneira prática: m/s km/h x 3,6 ÷ 3,6 Observação: Uma velocidade escalar média de 80 km/h, por exemplo, não significa que durante todo o percurso o móvel manteve essa velocidade. Du- rante esse percurso, a velocidade do móvel pode ter apresentado os mais diversos valores, inclusi- ve pode ter sido nula, caso ele tenha parado. 9Física 1A Aula 02 02.07. (UFMA) – A pista do “Castelinho” possui 400 m de comprimento. Se um atleta corre, com uma velocidade es- calar constante de 10,0 m/s, quantas voltas ele completará em 20 minutos? 02.08. (UEL – PR) – Um automóvel mantém uma velocidade escalar constante de 72,0 km/h. Em 1h10min ele percorre, em quilômetros, uma distância de: a) 79,2 b) 80,0 c) 82,4 d) 84,0 e) 90,0 02.09. (UFES) – Uma pessoa caminha 1,5 passo/segundo, com passos que medem 70 cm cada um. Ela deseja atravessar uma avenida com 21 metros de largura. O tempo mínimo que o sinal de trânsito de pedestres deve ficar aberto para que essa pessoa atravesse a avenida com segurança é: a) 10 s b) 14 s c) 20 s d) 32 s e) 45 s Aperfeiçoamento 02.05. (UFPR) – Um sistema amplamente utilizado para de- terminar a velocidade de veículos – muitas vezes, chamado erroneamente de “radar” – possui dois sensores constituídos por laços de fios condutores embutidos no asfalto. Cada um dos laços corresponde a uma bobina. Quando o veículo passa pelo primeiro laço, a indutância da bobina é alterada e é detectada a passagem do veículo por essa bobina. Nesse momento, é acionada a contagem de tempo, que é interrom- pida quando da passagem do veículo pela segunda bobina. Com base nesse sistema, considere a seguinte situação: em uma determinada via, cuja velocidade limite é 60 km/h, a distância entre as bobinas é de 3,0 m. Ao passar um veículo por esse “radar”, foi registrado um intervalo de tempo de passagem entre as duas bobinas de 200 ms. Assinale a alternativa que apresenta a velocidade determinada pelo sistema quando da passagem do veículo. a) 15 km/h. b) 23,7 km/h. c) 54 km/h. d) 58,2 km/h. e) 66,6 km/h. 02.06. (FES – SP) – Você num automóvel faz um deter- minado percurso em 2 h, desenvolvendo uma velocidade escalar média de 75 km/h. Se fizesse o mesmo percurso a uma velocidade escalar média de 100 km/h, quantos minutos ganharia? 10 Extensivo Terceirão 02.10. (UEL – PR) – Um pequeno animal desloca-se com velocidade média igual a 0,5 m/s. A velocidade desse animal em km/dia é: a) 13,8 b) 48,3 c) 43,2 d) 1,80 e) 4,30 Aprofundamento 02.11. (UEL – PR) – Popularmente conhecido como “lombada eletrônica”, o redutor eletrônico de velocidade é um sistema de controle de fluxo de tráfego que reúne equipamentos de captação e processamento de dados. Dois sensores são instalados na pista no sentido do fluxo, a uma distância de 4,0 m um do outro. Ao cruzar cada um deles, o veículo é detectado; um microprocessador recebe dois sinais elétricos consecutivos e, a partir do intervalo de tempo entre eles, calcula a velocidade média do veículo com alta precisão. Considerando que o limite máximo de velocidade permitida para o veículo é de 40 km/h, qual é o menor intervalo de tempo que o veículo deve levar para percorrer a distância entre os dois sensores, permanecendo na velocidade permitida? a) 0,066... s b) 0,10 h c) 0,36 s d) 11,11 s e) 900 s 02.12. (UFMS) – O gráfico a seguir ilustra a marcação de um sinaleiro eletrônico. Neste tipo de equipamento, dois sensores são ativados quando o carro passa. Na figura, os pulsos vazios correspondem à marcação do primeiro sensor, e os pulsos cheios à marcação do segundo sensor. Considere que a distância entre os dois sensores seja de 1 m. Quais veí- culos teriam sido multados, considerando que a velocidade máxima permitida no local seja de 30 km/h? Pulso cheio Pulso vazio Carro 4 7 7,25 t (s) Carro 1 1 1,10 Carro 3 5 5,09 Carro 2 2 2,30 01) Os carros 2 e 4. 02) Os carros 1 e 2. 04) Os carros 1 e 4. 08) Os carros 1 e 3. 16) Nenhum carro seria multado. 02.13. (FUVEST – SP) – Um barco é erguido 24 m, no inte- rior de uma eclusa, num intervalo de tempo de 40 min. Sua velocidade média de ascensão é: a) 18 m/s b) 2,5 × 10-3 m/s c) 5 × 10-3 m/s d) 10-2 m/s e) 7,3 × 10-3 m/s 11Física 1A Aula 02 02.14. (UFPR) – Uma unidade de comprimento, σ (sigma), é definida como sendo equivalente a 1,296 × 1010 km. Um “dia- -luz” é definido como sendo a distância percorrida pela luz no vácuo, durante um dia, à velocidade de 3,000 × 108 m/s. Um “dia-luz” corresponde a quantos σ (sigmas)? 02.15. (UFMG) – Uma escola de samba, ao se movimentar numa rua reta e muito extensa, mantém um comprimento constante de 2 km. Se ela gasta 90 min para passar comple- tamente por uma arquibancada de 1 km de comprimento, qual deve ser sua velocidade média, em km/h? 02.16. (FEI – SP) – A luz demora 10 minutos para vir do Sol à Terra. Sua velocidade é 3.105 km/s. Qual a distância entre o Sol e a Terra? a) 3.106 km b) 18.106 km c) 18.107 m d) 18.107 km e) n. d. a. 02.17. (UFRJ) – A velocidade escalar média de um automóvel é de 80 km/h no primeiro trecho de seu percurso e 60 km/h no trecho restante. Os trechos são percorridos no mesmo intervalo de tempo. Qual é a velocidade escalar média durante todo o percurso? Ela é média aritmética das velocidades escalares medias em cada trecho do percurso? 02.18. (UEL) – Um carro percorreu a metade de uma estrada viajando a 30 km/h e a outra metade da estrada a 60 km/h. Sua velocidade média no percurso total foi, em km/h, de a) 60 b) 54 c) 48 d) 40 e) 30 12 Extensivo Terceirão Desafio 02.19.(UNICAMP – SP) – No verão brasileiro, andorinhas migram do hemisfério norte para o hemisfério sul. Admitamos que elas voam, ao longo de um meridiano, uma distância de 9000 km em 30 dias. a) Se as andorinhas voam 12 horas por dia, qual é a velocidade delas enquanto estão voando? b) Considerando-se a Terra como uma esfera de raio igual a 6400 km, qual é o ângulo descrito pelas andorinhas na migração? 02.20. (UNICAMP – SP) – A figura a seguir mostra o esquema simplificado de um dispositivo colocado em uma rua para controle de velocidade de automóveis (dispositivo popularmente chamado de radar). Os sensores S1 e S2 e a câmera estão ligados a um computador. Os sensores enviam um sinal ao computador sempre que são pressionados pelas rodas de um veículo. Se a velocidade do veículo está acima da permitida, o computador envia um sinal para que a câmera fotografe sua placa traseira no momento em que esta estiver sobre a linha tracejada. Para certo veículo, os sinais dos sensores foram os seguintes: a) Determine a velocidade do veículo em km/h. b) Calcule a distância entre os eixos do veículo. t (s) S1 S2 t (s)0 0,1 0,2 0,3 13Física 1A Aula 02 Gabarito 02.01. b 02.02. b 02.03. c 02.04. b 02.05. c 02.06. 30 02.07. 30 02.08. d 02.09. c 02.10. c 02.11. c 02.12. 08 (08) 02.13. d 02.14. 02 02.15. 2 02.16. d 02.17. 70 km/h 02.18. d 02.19. a) 25 km/h b) 81° 02.20. a) 72 km/h b) 3 m 14 Extensivo Terceirão Aula 03 Física Aula 03 1A Aceleração escalar média 1A Durante o movimento de um móvel, a velocidade escalar pode permanecer constante, aumentar ou diminuir. Quando o módulo da velocidade do móvel variar, ou seja, aumentar ou diminuir, associamos a essa variação uma grandeza física denominada aceleração escalar. Aceleração escalar média (am) No decorrer do movimento de um móvel sobre uma trajetória, verifica-se que: P1 P2(v1, t1) (v2, t2) P1 → a velocidade do móvel é v1 no instante t1; P2 → a velocidade do móvel é v2 no instante t2. Define-se aceleração escalar média (am) como a razão entre a variação da velocidade ( v) e o corres- pondente intervalo de tempo ( t). a v t v v t tm � � � � � � 2 1 2 1 Se v > 0 (v2 > v1) ⇒ am > 0 Se v < 0 (v2 < v1) ⇒ am < 0 Conclusão A aceleração escalar média possui o mesmo sinal da variação da velocidade. Observação: A aceleração escalar média depende apenas das condições final (v2 e t2) e inicial (v1 e t1), não importando o comportamento da velocidade durante o movimento. Unidade am = Δv Δt a → = m/s2 (SI)m/ss A unidade m/s2 (SI) é a mais utilizada para a acelera- ção, porém existem outras, tais como: cm/s2, km/h2, etc. Portanto, como unidade de aceleração, serve qualquer unidade de comprimento dividida pelo quadrado da unidade de tempo. Aceleração escalar instantânea (a) Durante o movimento de um móvel, como, por exemplo, um automóvel, sua velocidade ora aumenta, ora diminui, ora permanece constante, ora fica nula. Calcula-se então a aceleração escalar média desse mó- vel, num determinado intervalo de tempo. A aceleração escalar instantânea corresponde à aceleração que o móvel possui em cada instante de movimento e recebe um sinal em função da orientação da trajetória. Assim: a > 0 ⇒ a aceleração ocorre no mesmo sentido da orientação da trajetória; a < 0 ⇒ a aceleração ocorre no sentido contrário ao da orientação da trajetória. Classificação dos movimentos O movimento de um móvel numa trajetória pode ser classificado em acelerado, retardado e uniforme. Movimento acelerado No movimento acelerado, num determinado instan- te, a aceleração escalar do móvel possui o mesmo sinal da sua velocidade escalar. Assim: v > 0 e a > 0 v < 0 e a < 0 15Física 1A Aula 03 v (m/s) 1 2 3 4 t(s) 12 9 6 3 Nesse movimento, o módulo da velocidade escalar aumenta com o decorrer do tempo. Movimento retardado No movimento retardado, num determinado instan- te, a aceleração escalar do móvel possui sinal contrário ao da sua velocidade escalar. Assim: v > 0 e a < 0 ou v < 0 e a > 0 Nesse movimento, o módulo da velocidade escalar diminui com o decorrer do tempo. Movimento uniforme Um movimento é dito uniforme, durante um interva- lo de tempo, quando a aceleração escalar instantânea é nula. Nesse caso, a velocidade escalar é constante: a = 0 ⇒ v = constante ≠ 0 Nos movimentos uniformes o valor absoluto da velocidade escalar permanece constante com o decorrer do tempo. v > 0 ⇒ movimento progressivo v < 0 ⇒ movimento retrógrado Testes Assimilação 03.01. (UTFPR) – Um determinado veículo parte do repouso e aumenta sua velocidade até 20,0 m/s em 6,0 s. Depois disso, mantém os mesmos 20 m/s por mais 4,0 s. É correto afirmar que o módulo da aceleração média desse veículo entre 0 e 10,0 s, em m/s2, é igual a: a) 2,0. b) 5,0. c) 2,5. d) 4,0. e) 3,3. 03.02. (UEMG) – “A moça imprimia mais e mais velo- cidade a sua louca e solitária maratona.” EVARISTO, 2014, p. 67. Conceição Evaristo refere-se claramente a uma grandeza física nesse texto: “imprimia mais e mais velocidade.” Trata- -se de uma grandeza relacionada não à velocidade, mas à mudança da velocidade, em relação ao tempo. A unidade dessa grandeza física, no sistema internacional de unidades, é a) m. b) s. c) m.s-1. d) m.s-2. 03.03. (FFFCMPA – RS) – O conceito de aceleração é impor- tante no estudo dos movimentos. Assim, se a aceleração de um móvel é 2 m/s2, a) o móvel percorre 2 m em cada segundo. b) o móvel percorre 4 m em cada segundo. c) a velocidade média do móvel é 1 m/s. d) a velocidade do móvel varia 2 m/s em cada segundo. e) a velocidade do móvel aumenta 4 m/s a cada segundo. 03.04. (UFPB – PB) – Um bloco de mármore está em re- pouso sobre uma superfície horizontal, quando um pedreiro começa a arrastá-lo com uma força horizontal constante, que faz a sua velocidade variar, conforme o gráfico ao lado: Desprezando-se os atritos e a resistência do ar, pode- -se concluir que a acele- ração do bloco fornecida pelo pedreiro no instante t = 3 s vale: a) 1 m/s2 b) 3 m/s2 c) 12 m/s2 d) 9 m/s2 e) 6 m/s2 Aperfeiçoamento Instrução: Texto para a próxima questão: Os Vingadores (Avengers no original em inglês) são um grupo de super-heróis de história em quadrinhos, publicado nos Estados Unidos, pela editora Marvel Comics. O grupo também aparece em adaptações da Marvel para cinema, desenho animado e videogames. 16 Extensivo Terceirão Os heróis mais conhecidos na formação origi- nal são Thor, Homem de Ferro, Vespa, Homem- -Formiga e Hulk, além de seu primeiro recruta, o Capitão América (introduzido na quarta edição). A equipe, criada com inspiração na Liga da Justiça da DC Comics, tem molde de um clube, inclusi- ve com o mordomo do Homem de Ferro, Jarvis, servindo-os. No Universo Marvel, a equipe tradicionalmente é a primeira a ser chamada pelo governo dos EUA, quando defrontado por desafios de ordem cósmi- ca, e tem bases em Nova York e em uma ilha na costa americana. (Livre adaptação da Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Vingadores. Acessado em 14/09/2017) 03.05. (CEFET – RJ) – Um dos membros mais famosos dos Vingadores é Tony Stark, o Homem de Ferro. Apesar de supe- rinteligente, Tony Stark é uma pessoa comum e torna-se um super-herói apenas por conta de uma poderosa armadura e de um fictício reator ARC preso ao peito. Nas pernas e mãos da armadura do Homem de Ferro existem alguns jatos propulsores que, utilizando energia gerada pelo reator ARC, podem acelerá-lo do repouso até a velocidade de 450 km/h em 5 segundos. Sabendo que uma pessoa comum desmaia quando subme- tida a acelerações acima de 5g (cinco vezes a aceleração da gravidade da Terra) e que g = 10 m/s2, Tony Stark a) desmaiaria com tal aceleração que é de exatos 90 m/s2. b) desmaiaria com tal aceleração que é de exatos 50 m/s2. c) suportaria tal aceleração que é de exatos 25 m/s2. d) suportaria tal aceleração que é de exatos 10 m/s2. 03.06. (UEMG) – A velocidade é uma grandeza que relacionaa dis- tância percorrida e o tempo gasto para percorrê- -la. A aceleração é uma grandeza que mede a ra- pidez com que a velocidade varia. Mais rápido, mais lento, são percepções sensoriais. Tentamos medir com relógios tais variações e nos rebela- mos, quando elas não concordam com a nossa percepção. Dizemos nunca com muita facilida- de, dizemos sempre com muita facilidade, como se fôssemos fiéis a um momento. “Mas o outro já está olhando para o lado.” (LUFT, 2014) O que é constante e imutável num momento não será mais no momento seguinte. Uma velocidade, num momento, pode não ser a mesma num momento seguinte. Assinale a situação em que o móvel apresenta maior valor (positivo ou negativo) de aceleração: a) O móvel estava a 50 m/s e manteve essa velocidade durante 2,0 s. b) O móvel estava a 20 m/s e, em 10 s aumentou a sua velocidade para 40 m/s. c) O móvel estava a 10 m/s e, em 2,0 s diminuiu sua velo- cidade para zero. d) O móvel estava a 40 m/s e, em 10 s diminuiu sua veloci- dade para zero. 03.07. (IFSP) – O jamaicano Usain Bolt, durante as Olim- píadas de 2012 em Londres, bateu o recorde olímpico da prova dos 100 metros rasos atingindo a marca dos 9,63 segundos. Durante a fase de aceleração, ele conseguiu atin- gir, aproximadamente, a máxima velocidade de 44,28 km/h (12,3 m/s) durante os 6 primeiros segundos. A seguir, o grá- fico da velocidade pelo tempo registra esse feito. De acordo com o gráfico, pode-se afirmar que a aceleração média de Usain Bolt, durante os primeiros 6 segundos, foi, em m/s2, de a) 2,05. b) 2,50. c) 3,05. d) 4,50. e) 5,10. 03.08. (FEI) – O arco de parábola no gráfico a seguir repre- senta a variação da velocidade em função do tempo. No instante t = 5 s podemos afirmar que o movimento é: a) progressivo, retardado. b) progressivo, acelerado. c) regressivo, acelerado. d) regressivo, retardado. e) uniforme. t (s) V (m/s) 12,3 0 6 9,63 0 2 6 t (s) V (m/s) Aula 03 17Física 1A 03.09. A velocidade de um móvel varia de acordo com a figura a seguir. Como este movimento pode ser classificado? 0 s 1 s 2 s + 2 m/s 4 m/s 6 m/s a) Retrógrado e acelerado. b) Retrógrado e retardado. c) Progressivo e uniforme. d) Progressivo e acelerado. e) Progressivo e retardado. 03.10. A velocidade de um móvel varia de acordo com a figura a seguir. Como este movimento pode ser classificado? 4 s 2 s 0 s + –8 m/s – 5 m/s –3 m/s a) Progressivo e acelerado. b) Progressivo e retardado. c) Retrógrado e acelerado. d) Retrógrado e retardado. e) Progressivo e uniforme. Aprofundamento 03.11. (UTFPR) – Suponha que um automóvel de motor muito potente possa desenvolver uma aceleração média de módulo igual a 10 m/s2. Partindo do repouso, este automóvel poderia chegar à velocidade de 90 km/h num intervalo de tempo mínimo, em segundos, igual a: a) 2,0. b) 9,0. c) 2,5. d) 4,5. e) 3,0. 03.12. (EPCAr) – A empresa fabricante de determinado automóvel nacional informa que seu modelo tem o seguinte desempenho: Retomada de velocidade Distância mínima de frenagem Δv (km/h) tempo mínimo (s) Δv (km/h) distância (m) 40 → 80 9 36 → 0 15 60 → 100 16 72 → 0 40 80 → 120 27 108 → 0 60 Pode-se afirmar que a aceleração média máxima do auto- móvel, alterando sua velocidade de 60 para 100 km/h, é de: a) 9,0 m/s2 b) 2,5 (km/h)/s c) 2,5 m/s2 d) 9,0 km/h2 03.13. (PUC – RJ) – Um carro viajando em uma es- trada retilínea e plana com uma velocidade constante v1 = 72 km/h passa por outro que está em repouso no instan- te t = 0 s. O segundo carro acelera para alcançar o primeiro com aceleração a2 = 2,0 m/s 2. O tempo que o segundo carro leva para atingir a mesma velocidade do primeiro é: a) 1,0 s. b) 2,0 s. c) 5,0 s. d) 10,0 s. e) 20,0 s. 18 Extensivo Terceirão 03.14. (FATEC) – Um motorista conduzia seu automóvel de massa 2000 kg que trafegava em linha reta, com velocidade constante de 72 km/h, quando avistou uma carreta atravessada na pista. Transcorreu 1 s entre o momento em que o motorista avistou a carreta e o momento em que acionou o sistema de freios para iniciar a frenagem, com desaceleração constante igual a 10 m/s2. Sabendo-se que o automóvel parou e não colidiu com a carreta, pode-se afirmar que o intervalo de tempo transcorrido desde o instante em que o motorista avistou a carreta até o instante em que o automóvel parou completamente é, em segundos, a) 7,2. b) 3,5. c) 3,0. d) 2,5. e) 2,0. 03.15. (FEI) – Em qual das alternativas a seguir o movimento é regressivo acelerado? a) v > 0 e a > 0 b) v < 0 e a > 0 c) v < 0 e a < 0 d) v > 0 e a < 0 e) v > 0 e a = 0 03.16. (PUC – RS) – O sinal positivo ou negativo associado à velocidade de um móvel indica o sentido de deslocamento desse móvel. O sinal negativo associado à aceleração indica que o móvel: a) está necessariamente parando b) está se deslocando no sentido negativo c) pode estar com velocidade constante d) pode estar se deslocando cada vez mais depressa e) certamente está andando cada vez mais depressa 03.17. (UCG – GO) – Se o movimento de uma partícula é retrógrado e retardado, então a aceleração escalar da partícula é: a) nula b) constante c) variável d) positiva e) negativa 03.18. (UFPR) – Para melhor compreender um resultado experimental, quase sempre é conveniente a construção de um gráfico com os dados obtidos. A tabela a seguir contém os dados da velocidade v de um carrinho em movimento retilíneo, em diferentes instantes t, obtidos num experimento de mecânica. V (M/S) 2 2 2 1 0 -1 -2 -2 -2 -1 0 T (S) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 a) Com os dados da tabela anterior, faça um gráfico com t (s) representado no eixo x e v (m/s) representado no eixo y. Utilize a região quadriculada a seguir. Aula 03 19Física 1A b) Com base no gráfico do item (a), descreva o movimento do carrinho em cada trecho. Desafio 03.19. (UFES) – Brasília, Distrito Federal, foi uma cidade planejada que nasceu de um projeto vencedor de um concurso urbanístico. É mostrada, na figura 1, uma imagem de Brasília, feita por meio do satélite LANDSAT, e uma ampliação, em mapa, do eixo monumental dessa cidade. Um assessor pega um táxi na rodoviária de Brasília, vai até o Congresso Nacional e retorna no mesmo táxi à rodoviária. A figura II representa o diagrama V × t do movimento. Figura 1 Figura 2 V (m/s) 15 –15 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t (s) A respeito desse movimento, são feitas as seguintes afirmações: I. O taxista acelera entre os instantes t = 0 e t1 e freia entre os instantes t2 e t3. II. O taxista acelera entre os instantes t = 0 e t1 e freia entre os instantes t4 e t5. III. O taxista acelera entre os instantes t4 e t5 e freia entre os instantes t6 e t7. IV. O taxista acelera entre os instantes t2 e t3 e freia entre os instantes t4 e t5. V. O movimento é uniforme entre os instantes t1 e t2 e também entre t5 e t6. VI. O táxi permanece em repouso entre os instantes t3 e t4. Considerando-se os itens apresentados, pode-se afirmar que, somente, estão CORRETOS a) I, II, III e V. b) I, II, IV e VI. c) I, III, V e VI. d) II, IV, V e VI. e) III, IV, V e VI. 03.20. (SBF – SP) – Qual deve ser a aceleração adquirida por um corpo de massa m, descendo um plano inclinado sem atrito, com uma velocidade inicial de 1,0 m/s, sabendo-se que ao fim do terceiro segundo de movimento, o corpo passou a ter o dobro da velocidade que possuía ao fim do primeiro segundo de movimento. a) 2,0 m/s2 d) 0,5 m/s2 b) 0,1 m/s2 e) 1,0 m/s2 c) 1,5 m/s2 20 Extensivo Terceirão Gabarito 03.01. a 03.02. d 03.03. d 03.04. b 03.05. c 03.06. c 03.07. a 03.08. a 03.09. d 03.10. c 03.11. c 03.12. b 03.13. d 03.14. c 03.15. c 03.16. d 03.17. d 03.18. a) V (m/s) t (s) 2 1 2 64 8 10 20 –2 –1 12 14 16 18 b) 0< t < 4 s: movimento progressivo e uniforme; 4 s < t < 8 s: movimento progressivo e retardado; 8 s < t < 12 s: movimento retrógrado e acelerado; 12 s < t < 16 s: movimento retrógrado e uniforme; 16 s < t < 20 s: movimento retrógrado e retardado. 03.19. c 03.20. e 21Física 1A Aula 04 1A Movimento Uniforme I Conceito A velocidade escalar de um veículo em movimento, durante um determinado intervalo de tempo, pode ser nula, pode aumentar, pode diminuir ou permanecer constante e não nula. Os movimentos em que a velocidade escalar do móvel permanece constante e não nula denominam-se movimentos uniformes. Movimento uniforme é aquele em que a veloci- dade escalar do móvel permanece constante e di- ferente de zero, independentemente de a trajetória ser retilínea ou curvilínea. MU ⇒ v = constante ≠ 0 Características do movimento uniforme 1. O móvel percorre deslocamentos iguais em interva- los de tempos iguais. v v v Δs1 Δs2 0 Δs1 → Δt1 Δs2 → Δt2 se, Δt1 = Δt2 ⇒ Δs1 = Δs2 2. Sendo a velocidade escalar constante e não nula, a velocidade escalar instantânea coincide com a velocidade escalar média: v = vm Função horária do MU • Na velocidade escalar média, considera-se o início do estudo do movimento no instante t1 e espaço s1, e o término no instante t2 e espaço s2. • No movimento uniforme, é comum considerar-se o início do estudo do movimento no instante t1 = 0 e espaço s1 = s0. • No cálculo da velocidade escalar média, são conhe- cidas apenas as condições no início e no término do movimento. Nada se pode prever a respeito do que ocorre durante o movimento. O móvel pode parar, retornar, aumentar ou diminuir a velocidade. • Já no movimento uniforme, como a velocidade escalar é constante e não nula, podem-se obter informações do espaço do móvel em qualquer ins- tante do movimento. Diz-se, então, que no instante t o móvel ocupa o espaço s. 0 v v s1 = s0 (t1 = 0) s2 = s (t2 = t) s1 = s0 t1 = 0 s2 = s t2 = t vm = v ≠ 0 v s t v s s t t v s s t m m � � � � � � � � � 2 1 2 1 0 0 v . t = s – s0 ⇒ s = s0 + v . t Essa é a função horária dos espaços do movimento uniforme (MU), na qual s0 e v são constantes e s e t são variáveis. No movimento uniforme: v > 0 ⇒ o móvel se movimenta a favor da orientação da trajetória ⇒ movimento progressivo. v < 0 ⇒ o móvel se movimenta contra a orientação da trajetória ⇒ movimento retrógrado. 1BAula 04 Física 1A 22 Extensivo Terceirão Testes Assimilação 04.01. (UFMG) – Duas esferas se movem em linha reta e com velocidades constantes ao longo de uma régua centimetrada. Na figura estão indicadas as velocidades das esferas e as posições que ocupavam num certo instante. As esferas irão colidir na posição correspondente a: 5 cm/s 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 3 cm/s a) 15 cm b) 17 cm c) 18 cm d) 20 cm e) 22 cm 04.02. Um móvel parte da posição 10 metros de uma trajetória e após 8 segundos passa pela posição 66 metros. Qual a velocidade escalar dele, supondo que ela permanece constante ao longo de todo o movimento? a) 3 m/s b) 4 m/s c) 5 m/s d) 6 m/s e) 7 m/s 04.03. Um corpo parte do espaço 168 metros de uma trajetória e realiza movimento com velocidade constante de – 12 m/s. Em que instante este corpo passará pela origem dos espaços? a) 8 s b) 10 s c) 12 s d) 14 s e) 16 s Aula 04 23Física 1A 04.04. Um carrinho de brinquedo realiza movimento uni- forme durante 20 segundos. A tabela a seguir mostra como variam seus espaços (s) em função dos instantes (t) iniciais do movimento. t(s) 0 2 4 6 s(m) 32 40 48 56 Acerca deste movimento, é INCORRETO afirmar: a) A velocidade escalar do carrinho é constante e vale 4 m/s. b) O espaço inicial do carrinho vale 32 m. c) O carrinho atingirá o espaço 80 m no instante 12 s. d) O carrinho não passará pela posição 72 m. e) O carrinho não passará pela origem Aperfeiçoamento 04.05. (FUVEST – SP) – Marta e Pedro combinaram encon- trar-se em um certo ponto de uma autoestrada plana, para seguirem viagem juntos. Marta, ao passar pelo marco zero da estrada, constatou que, mantendo uma velocidade média de 80 km/h, chegaria na hora certa ao ponto de encontro combinado. No entanto, quando ela já estava no marco do quilômetro 10, ficou sabendo que Pedro tinha se atrasado e, só então, estava passando pelo marco zero, pretendendo continuar sua viagem a uma velocidade média de 100 km/h. Mantendo essas velocidades, seria previsível que os dois amigos se encontrassem próximos a um marco da estrada com indicação de km 20 km 30 km 40 km 50 km 60 a) b) c) d) e) 04.06. (MACK – SP) – Dois pontos, A e B, de uma mesma reta estão separados por uma distância d. Simultaneamente, passam pelo ponto A, rumo a B, dois móveis com veloci- dades constantes, respectivamente iguais a 3 m/s e 7 m/s. Sabendo-se que o móvel com velocidade maior leva dois segundos a menos para percorrer AB, então a distância d, em metros, é igual a: a) 5,0 d) 30,5 b) 10,5 e) 50,0 c) 21,5 04.07. (PUC – PR) – Um trem de 300 metros de compri- mento desloca-se com velocidade constante de 20 m/s. Para atravessar totalmente um túnel de 1500 metros de comprimento, esse trem leva o tempo de: a) 0,5 min d) 2,0 min b) 1,0 min e) 2,5 min c) 1,5 min 04.08. Ao passar pelo km 115 de uma rodovia, o motorista lê este anúncio: “Posto de abastecimento e restaurante a 12 minutos”. Se esse posto de serviços está localizado no km 130, qual é o valor de velocidade que o motorista deve manter constante para fazer esse percurso? a) 60 km/h b) 75 km/h c) 90 km/h d) 100 km/h e) 120 km/h 24 Extensivo Terceirão 04.09. (PUC – SP) – Um observador O, situado em C, vê passar uma carreta M dotada de velocidade constante e igual a 17 m/s; 4,2 segundos depois ouve o choque da carreta contra o obstáculo AB. Sendo de 340 m/s a velocidade de propagação do som no ar, a distância que separa o obser- vador do obstáculo é de: M C B A v = 17 m/s a) 36 m b) 68 m c) 71 m d) 680 m e) 714 m 04.10. (UNESP) – Juliana pratica corridas e consegue correr 5,0 km em meia hora. Seu próximo desafio é participar da corrida de São Silvestre, cujo percurso é de 15 km. Como é uma distância maior do que a que está acostumada a correr, seu instrutor orientou que diminuísse sua velocidade média habitual em 40% durante a nova prova. Se seguir a orientação de seu instrutor, Juliana completará a corrida de São Silvestre em a) 2 h 40 min b) 3 h 00 min c) 2 h 15 min d) 2 h 30 min e) 1 h 52 min Aprofundamento 04.11. (UFRGS) – Em grandes aeroportos e shoppings, exis- tem esteiras móveis horizontais para facilitar o deslocamento de pessoas. Considere uma esteira com 48 m de comprimen- to e velocidade de 1,0 m/s. Uma pessoa ingressa na esteira e segue caminhando sobre ela com velocidade constante no mesmo sentido de movimento da esteira. A pessoa atinge a outra extremidade 30 s após ter ingressado na esteira. Com que velocidade, em m/s, a pessoa caminha sobre a esteira? a) 2,6 b) 1,6 c) 1,0 d) 0,8 e) 0,6 04.12. (UFU – MG) – Um caminhão, de comprimento igual a 20 m, e um homem percorrem, em movimento uniforme, um trecho de uma estrada retilínea no mesmo sentido. Se a velocidade do caminhão é 5 vezes maior que a do homem, calcular, em metros, a distância percorrida pelo caminhão desde o instante em que alcança o homem até o momento em que o ultrapassa. 04.13. (PUC – PR) – De um mesmo ponto, seguindo dire- ções perpendiculares, partem, ao mesmo tempo, dois móveis com velocidades iguais a 30 m/s e 40 m/s. Depois de quanto tempo a distância que os separa será de 5 km? a) 1,0 s b) 10 s c) 102 s d) 103 s e) 104 s Aula 04 25Física 1A 04.14. (UNICAMP – SP) – Um carro, a uma velocidade constante de 18 km/h, está percorrendo um trecho de rua retilíneo. Devido a um problema mecânico, pinga óleo do motor à razão de 6 gotas por minuto. Qual é a distância entre os pingos de óleo que o carro deixa na rua? 04.15. (UFPR) – Em uma partida de futebol, durante um lance normal, um jogadorlocalizado no ponto A chuta uma bola rasteira com velocidade de 90 km/h em direção a um canto inferior da trave, conforme ilustrado na figura abaixo, que não está representada em escala. Suponha que a bola se desloque em linha reta e com velocidade constante. 6,18 m 40 ,0 m 7,32 m 16,5 m C A B a) Calcule o tempo necessário, em segundos, para a bola atingir o ponto B. b) Supondo que o goleiro esteja com as mãos próximas ao corpo, e que no instante do chute ele esteja parado no centro da linha de gol (ponto C), calcule a velocidade média que suas mãos devem atingir, ao saltar em direção ao ponto B, de modo a desviar a bola, para que não seja marcado o gol. Expresse a velocidade em km/h. 04.16. (PUC – PR) – Um automóvel parte de Curitiba com destino a Cascavel com velocidade de 60 km/h. 20 minutos depois parte um segundo automóvel de Curitiba com o mesmo destino à velocidade 80 km/h. Depois de quanto tempo, após a partida do 2º. automóvel, ele alcançará o 1º. ? a) 60 min b) 70 min c) 80 min d) 90 min e) 56 min 04.17. (UDESC) – Um automóvel de passeio, em uma reta longa de uma rodovia, viaja em velocidade constante de 100 km/h e à sua frente, à distância de 1,00 km está um caminhão que viaja em velocidade constante de 80 km/h. O automóvel tem de comprimento 4,50 m e o caminhão 30,0 m. A distância percorrida pelo carro até ultrapassar completamente o caminhão é, aproximadamente, igual a: a) 517 m b) 20,7 km c) 515 m d) 5,15 km e) 5,17 km 26 Extensivo Terceirão 04.18. (UEM) – Um garoto que se encontra em uma quadra coberta solta um balão com gás hélio e este passa a se des- locar em movimento retilíneo uniforme com velocidade de 2 m/s. Ao atingir o teto da quadra, o balão estoura e o som do estouro atinge o ouvido do garoto 5,13 s após ele o ter soltado. Se o balão foi solto na altura do ouvido do garoto, então a distância percorrida por ele até o instante em que estourou foi de (Considere a velocidade do som = 340 m/s.) a) 8,6 m. b) 9,1 m. c) 10,2 m. d) 11,4 m. Desafio 04.19. Dois trens deslocam-se em sentidos contrários, sobre o mesmo trilho, com velocidades constantes de módulos 40 km/h e 60 km/h. No instante em que a distância entre eles é de 50 km, uma abelha parte da frente de um dos trens e se desloca até a frente do outro. Lá chegando, ela inverte o sentido de seu movimento e retorna imediatamente ao primeiro trem, repetindo esse vai e vem diversas vezes até acabar sendo tragicamente esmagada no choque frontal deles. Qual a distância total percorrida pela abelha se, em média, ela percorre 20 m a cada segundo? 04.20. (AFA – SP) – Três partículas, A, B e C, movimentam- -se, com velocidades constantes, ao longo de uma mesma direção. No instante inicial, t0 = 0, a distância entre A e B vale x e entre B e C vale y conforme indica a figura a seguir. A B x y C Em t = 2 s a partícula A cruza com a partícula B. Em t = 3 s a partícula A cruza com a partícula C. A partícula C alcançará a partícula B no instante dado pela relação a) 6y 2y – x . b) 6(y – x) 2y – 3x . c) y – x 3x . d) 3y y – x . Gabarito 04.01. d 04.02. e 04.03. d 04.04. d 04.05. d 04.06. b 04.07. c 04.08. b 04.09. b 04.10. d 04.11. e 04.12. 25 04.13. c 04.14. 50 m 04.15. a) 2,00 s b) 6,59 km/h 04.16. a 04.17. e 04.18. c 04.20. 90 passos 04.19. 36 km 04.20. a
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