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Movimento em Uma Dimensão Cinemática Com Aprofundamento Movimento Uniforme Movimento em Uma Dimensão Posição (Localização) Um objeto está situado no ponto O e três observadores de três lugares diferentes estão olhando para o mesmo objeto, então todos os três observadores terão observações diferentes sobre a posição do ponto O e ninguém estará errado. Porque eles estão observando o objeto de diferentes posições. O observador 'A' diz: O ponto O está a 3 m de distância na direção oeste. O observador 'B' diz: O ponto O está a 4 m de distância na direção sul. O observador 'C' diz: O ponto O está a 5 m de distância na direção leste. Portanto, a posição de qualquer ponto é completamente expressa por dois fatores: sua distância do observador e sua direção em relação ao observador. É por isso que a posição é caracterizada por um vetor conhecido como vetor de posição. Considere um ponto P no plano xy e suas coordenadas são (x, y). Em seguida, posição vetorial )(r de ponto será jyix ˆˆ + e se o ponto P estiver no espaço e suas coordenadas forem (x, y, z) então o vetor de posição pode ser expresso como .ˆˆˆ kzjyixr ++= Repouso e Movimento Se um corpo não muda sua posição à medida que o tempo passa em relação ao sistema de referência, diz-se que ele está em repouso. E se um corpo muda de posição à medida que o tempo passa em relação ao quadro de referência, diz-se que está em movimento. Sistema de Referência : É um sistema ao qual um conjunto de coordenadas são anexadas e com referência ao qual o observador descreve qualquer evento (tempo, posição, velocidade,...). Um passageiro em pé na plataforma (parada) observa que uma árvore em uma plataforma está em repouso. Mas o mesmo passageiro que passa em um trem através da estação, observa que a árvore está em movimento. Em ambas as condições, o observador está certo. Mas as observações são diferentes porque na primeira situação o observador está em uma plataforma, Movimento em uma dimensão Capítulo 2 C 4m 3m L O N 5m O A B S Fig. 2.1 Y X Z r → P(x,y,z) Movimento em Uma Dimensão que é o sistema de referência em repouso e em segunda situação observador movendo-se no trem, que é o quadro de referência em movimento. Então repouso e movimento são termos relativos. Depende do quadro de referências. Tabela 2.1 : Tipos de movimento Uni dimensional Bidimensional Tridimensional O movimento de um corpo em linha reta é chamado de movimento unidimensional. O movimento do corpo em um plano é chamado de movimento bidimensional. O movimento do corpo em um espaço é chamado de movimento tridimensional. Quando apenas uma coordenada da posição de um corpo muda com o tempo, então diz-se que está se movendo um dimensionalmente. Quando duas coordenadas da posição de um corpo muda com o tempo, então diz-se que está se movendo duas vezes dimensionalmente. Quando todas as três coordenadas da posição de um corpo mudam com o tempo, então diz-se que está se movendo tridimensionalmente . Ex.. (i) Movimento do carro em uma estrada reta. (ii) Movimento do corpo em queda livre. Ex. (i) Movimento do carro em uma curva circular. (ii) Movimento da bola de bilhar. Ex.. (i) Movimento da pipa voadora. (ii) Movimento do inseto voador. Objeto de partícula ou ponto de massa ou ponto A menor parte da matéria com dimensão zero que pode ser descrita por sua massa e posição é definida como uma partícula ou massa de ponto. Se o tamanho de um corpo é insignificante em comparação com sua amplitude de movimento, então esse corpo é conhecido como uma partícula. Um corpo (Grupo de partículas) pode ser tratado como uma partícula, depende de tipos de movimento. Por exemplo, em um movimento planetário ao redor do Sol, os diferentes planetas podem ser presumidas como partículas. Em consideração acima quando tratamos o corpo como partícula, todas as partes do corpo sofrem o mesmo deslocamento e têm a mesma velocidade e aceleração. Distância e Deslocamento (1) Distância : É o comprimento real do caminho andado por uma partícula móvel em um determinado intervalo de tempo. (i) Se uma partícula começa a partir de A e chegar a C através do ponto B, como mostrado na figura. Em seguida, distância percorrida por partícula 7=+= BCAB m (ii) Distância é uma quantidade escalar. (iii) Dimensão: [M0L1T0] (iv) Unidade: metro (S.I.) (2) Deslocamento: Deslocamento é a mudança no vetor de posição, ou seja, um vetor que une a posição inicial à final. (i) Deslocamento é uma quantidade vetorial (ii) Dimensão : [M0L1T0] (iii) Unidade : metro (S.I.) (iv) Na figura acima o deslocamento da partícula BCABAC += || AC oBCABBCAB 90cos)()(2)()( 22 ++= = 5 m (v) Se nSSSS ........,, 321 são os deslocamentos de um corpo, então o deslocamento total (líquido) é a soma vetorial dos deslocamentos. nSSSSS ++++= ........321 (3) Comparação entre distância e deslocamento: (i) A magnitude do deslocamento é igual à distância mínima possível entre duas posições. Então, distância | Deslocamento |. (ii) Para uma partículas em movimento a distância nunca pode ser negativa ou zero enquanto o deslocamento pode ser. (deslocamento zero significa que o corpo após o movimento voltou para a posição inicial) ou seja, distância > zero mas Deslocamento > = ou < zero (iii) Para o movimento entre dois pontos, o deslocamento é único enquanto a distância 4m 3m B C A Fig. 2.2 Movimento em Uma Dimensão depende do caminho real e assim pode ter muitos valores. (iv) Para partículas em movimento a distância de nunca pode diminuir com o tempo enquanto o deslocamento pode. Diminuição do deslocamento com o tempo significa que o corpo está se movendo em direção à posição inicial. (v) Em geral, a magnitude do deslocamento não é igual à distância. No entanto, pode ser assim se o movimento é ao longo de uma linha reta sem mudança de direção. (vi) Se Ar e Br são os vetores de posição inicialmente e finalmente da partícula. Em seguida, o deslocamento da partícula ABAB rrr −= e s é a distância percorrida se a partícula passou pelo caminho APB. Velocidade e Velocidade escalar (rapidez) (1) Rapidez : A taxa de distância coberta com o tempo é chamada de velocidade escalar. (i) É uma quantidade escalar com símbolo (ii) Dimensão: [M0L1T–1] (iii) Unidade: metro/segundo (S.I.), cm/segundo (C.G.S.) (iv) Tipos de Rapidez: (a) Rapidez uniforme: Quando uma partícula cobre distâncias iguais em intervalos iguais de tempo, (não importa quão pequenos são os intervalos) então diz-se que está se movendo com velocidade escalar uniforme. Em dada ilustração o motociclista (Pofessor Laerte) viaja igual distância (= 5m) em cada segundo. Então podemos dizer que ele está se movendo com velocidade uniforme de 5 m/s. (b) Rapidez não uniforme (variável): Em partículas de velocidade escalar não uniformes cobre distâncias desiguais em intervalos iguais de tempo. Na ilustração dada o motociclista viaja 5m em 1º segundo, 8m em 2º segundo, 10m em 3º segundo, 4m em 4º segundo etc. Portanto, sua velocidade escalar é diferente para cada intervalo de tempo de um segundo. Isso significa que a partícula está se movendo com velocidade escalar variável. (c) Velocidade escalar média: A velocidade escalar média de uma partícula para um determinado "Intervalo de tempo" é definida como a razão da distância total percorrida ao tempo tomado. rapidez média = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ; t s vav = ❑ Dica do Professor LaertePereira: Quando a partícula se move com velocidade uniforme diferente 1 , 2 , 3 ... etc em intervalos de tempo diferentes 1t , 2t , 3t , ... etc, Distância tempo Rap. variável 5m 8m 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 10m 4m 6m 5m/ s 8m/ s 10m/ s 4m/ s 6m/ s 7m 1 sec 7m/ s Fig. 2.5 Y X A B s Fig. 2.3 P Tempo Rap. constante 5m 5m 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 1 sec 5m 5m 5m 5m/ s 5m/ s 5m/s 5m/ s 5m/ s 5m 5m/s 1m/s Fig. 2.4 Movimento em Uma Dimensão respectivamente, sua velocidade média sobre o tempo total de viagem é dada como v = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ...... ...... 321 321 +++ +++ = ttt ddd = ...... ...... 321 332211 +++ +++ ttt ttt Então a Rapidez média é a média ponderada de “peso” t. ❑ Dica do professor Helton Lima : Quando uma partícula descreve diferentes distâncias 1d , 2d , 3d , ...... com diferentes intervalos de tempo 1t , 2t , 3t , ...... com velocidades ......,, 321 vvv respectivamente, então, a velocidade escalar média da partícula sobre a distância total pode ser dada como V ...... ...... 321 321 +++ +++ = ttt ddd ...... ...... 3 3 2 2 1 1 321 +++ +++ = ddd ddd ❑ Se a velocidade está mudando continuamente com o tempo, então = dt vdt vav (d) Velocidade escalar instantânea: É a velocidade escalar de uma partícula em um determinado instante de tempo. Quando dizemos "velocidade", geralmente significa velocidade instantânea. A velocidade instantânea é a velocidade média para intervalos de tempo infinitamente pequenos (ou seja, 0→t ). Assim, velocidade escalar instantânea t s v t = → 0 lim dt ds = (2) Velocidade: A taxa de mudança de posição, ou seja, a taxa de deslocamento com o tempo é chamada de velocidade. (i) É uma quantidade vetorial que tem símbolo v . (ii) Dimensão: [M0L1T–1] (iii) Unidade: metro/segundo (S.I.), cm/segundo (C.G.S.) (iv) Tipos de velocidade: (a) Velocidade uniforme: Diz-se que uma partícula tem velocidade uniforme, se as magnitudes e a direção de sua velocidade permanecem iguais e isso só é possível quando as partículas se movem na mesma linha reta sem inverter sua direção. (b) Velocidade não uniforme: Diz-se que uma partícula tem velocidade não uniforme, se qualquer uma das mudanças de magnitude ou direção da velocidade ou ambas mudam. (c) Velocidade média: É definida como a razão de deslocamento para o tempo tomado pelo corpo t r vav = (d) Velocidade instantânea: A velocidade instantânea é definida como taxa de mudança de vetor de posição de partículas com o tempo em um determinado instante. Velocidade instantânea t r v t = → 0 lim dt rd = (v) Comparação entre rapidez instantânea e velocidade instantânea (a) velocidade instantânea é sempre tangencial ao caminho (trajetória) seguido pela partícula. Quando uma pedra é lançada do ponto O, em seguida, no ponto de projeção a velocidade instantânea da pedra é 1v , no ponto A a velocidade instantânea da pedra é 2v , da mesma forma no ponto B e C são 3v e 4v Respectivamente. X O Y C B A Fig. 2.6 Movimento em Uma Dimensão A direção dessas velocidades pode ser descoberta desenhando uma reta tangente na trajetória em um dado ponto. (b) Uma partícula pode ter rapidez instantânea constante, mas velocidade instantânea variável. Exemplo : Quando uma partícula está realizando movimento circular uniforme, então para cada instante de seu movimento circular sua velocidade escalar permanece constante, mas a velocidade muda a cada instante. (c) A magnitude da velocidade escalar instantânea é igual à velocidade instantânea. (d) Se uma partícula está se movendo com velocidade constante, então sua velocidade média e velocidade instantânea são sempre iguais. (e) Se o deslocamento é dado em função do tempo, então a derivada do tempo de deslocamento dará velocidade. Se o deslocamento 2 210 tAtAAx +−= Velocidade instantânea )( 2210 tAtAA dt d dt xd v +−== tAAv 21 2+−= Para o valor dado de t, podemos descobrir a velocidade instantânea. por exemplo, para 0=t , Velocidade instantânea 1Av −= e velocidade instantânea 1|| Av = (vi) Comparação entre velocidade escalar média e velocidade média (a) A velocidade escalar média é escalar, enquanto a velocidade média é um vetor, tendo as mesmas unidades (m/s) e dimensões ][ 1−LT . (b) Velocidade escalar ou velocidade média depende do intervalo de tempo sobre o qual é definido. (c) Para um determinado intervalo de tempo, a velocidade escalar média é de valor único, enquanto a velocidade média pode ter muitos valores dependendo do caminho seguido. (d) Se depois do corpo de movimento voltar à sua posição inicial, então 0=avv (Como 0=r ). (e) Para um corpo em movimento a velocidade escalar média nunca pode ser negativa ou zero ( enquanto a velocidade média pode ser i.e. 0avv Enquanto av = ou < zero. (f) Como sabemos para um determinado intervalo de tempo Distância | Deslocamento | Rapidez média | Velocidade média | Aceleração A taxa temporal de mudança de velocidade de um objeto é chamada de aceleração do objeto. (1) É uma quantidade vetorial. Sua direção é a mesma da mudança de velocidade . Tabela 2.2 : Possíveis formas de mudança de velocidade Quando apenas a direção da velocidade muda Quando apenas a magnitude da velocidade muda Quando a magnitude e a direção da velocidade mudam Aceleração perpendicular à velocidade Aceleração paralela ou antiparalela à velocidade A aceleração tem dois componentes um é perpendicular à velocidade e outro paralelo ou antiparalelo à velocidade Ex.. Movimento circular uniforme Ex.. Movimento gravidade Ex.. Movimento do projétil (2) Dimensão: [M0L1T–2] (3)Unidade : metro/segundo2 (S.I.); cm/segundo 2 (C.G.S.) (4) Tipos de aceleração: (i) Aceleração uniforme: Diz-se que um corpo tem aceleração uniforme se a magnitude e a direção da aceleração permanecerem constantes durante o movimento de partículas. (ii) Aceleração não uniforme: Diz-se que um corpo tem aceleração não uniforme, se a magnitude ou direção ou ambos mudam durante o movimento. Movimento em Uma Dimensão (iii) Aceleração média: t vv t v aa − = = 12 A direção do vetor de aceleração média é a direção da mudança no vetor de velocidade como t v a = (iv) Aceleração instantânea = dt vd t v a t = = → 0 lim (v) Para um corpo em movimento não há relação entre a direção da velocidade instantânea e a direção da aceleração. Ex.. (a) No movimento circular uniforme (= 90º sempre (b) Em um movimento de projétil (é variável para cada ponto de trajetória. (vi) Se uma força F age sobre uma partícula de massa m, pela 2ª lei de Newton, aceleração m F a = (vii) Por definição 2 2 dt xd dt vd a == = dt xd v As ou seja, se x é dado em função do tempo, segunda derivada de deslocamento dá aceleração (viii) Se a velocidade é dada como uma função de posição, então por regra da cadeia ==== dt dx v dx d v dt dx dx dv dt dv a as. (xi) A aceleração pode ser positiva, zero ou negativa. Aceleração positiva significa aumento da velocidade com o tempo, aceleração zero significa que a velocidade é constante uniforme, enquanto aceleração negativa (retardamento) significa que a velocidade está diminuindo com o tempo. (xii) Para o movimento de um corpo em queda livre, a aceleração será igual a g, onde g é a aceleração devido à gravidade. Seu valoré 2m/s8.9 ou 2cm/s980 ou 2feet/s32 . Gráfico de posição pelo tempo Durante o movimento da partícula seus parâmetros de análise cinemática (v, a, s) mudam com o tempo. Isso pode ser representado no gráfico. O gráfico de tempo de posição é plotado tomando tempo t ao longo do eixo x e posição da partícula no eixo y. Para a reta AB em um gráfico de tempo e posição para uma partícula qualquer móvel Como Velocidade = 12 12 tempo todeslocamen tt yy − − = …(i) Do triângulo ABC, 12 12tan tt yy AC AD AC BC − − === ….(ii) Comparando (i) e (ii) velocidade = tan v = tan É claro que a inclinação da tangente no gráfico de tempo de posição representa a velocidade da partícula (ela não é igual a tangente pois, velocidade tem unidade de medida física e tangente não!). Tempo A B C D x y y2 y1 O t1 t2 P o si çã o Fig. 2.8 X O Y 2 3 g g g 1 a a a Fig. 2.7 Movimento em Uma Dimensão Tabela 2.3 : Vários gráficos de tempo de posição e sua interpretação = 0° Então v = 0 ou seja, linha paralela ao eixo temporal representa que a partícula está em repouso. = 90° então v = ou seja, a linha perpendicular ao eixo temporal representa que a partícula está mudando sua posição, mas o tempo não muda, significa que a partícula possui velocidade infinita. Praticamente isso não é possível. = constante assim v = constante, a = 0 ou seja, linha com inclinação constante representa velocidade uniforme da partícula. está aumentando assim v está aumentando, a é positivo. ou seja, a curvatura da linha em direção ao eixo de posição representa o aumento da velocidade da partícula. Significa que a partícula possui aceleração. está diminuindo então v está diminuindo, a é negativo ou seja, a curvatura da linha em direção ao eixo temporal representa a velocidade decrescente da partícula. Significa que a partícula possui retardamento. constante, mas > 90o Então v será constante, mas negativo ou seja, a linha com inclinação negativa representa que a partícula retorna ao ponto de referência. (deslocamento negativo). Segmentos de linha reta de diferentes inclinações representam que a velocidade do corpo muda após certo intervalo de tempo. Este gráfico mostra que em um instante a partícula tem duas posições, o que não é possível na física de baixas velocidades. O gráfico mostra que a partícula vem em direção à origem inicialmente e depois disso está se afastando da origem. T P O O T P T P O T P O T P O O T P O T P S C B A O T P O T P Movimento em Uma Dimensão Importante : ❑ Se o gráfico é plotado entre distância e tempo, então é sempre uma curva crescente e nunca volta para a origem porque a distância nunca diminui com o tempo. Portanto, esse tipo de gráfico de tempo verssus distância é válido até o ponto A apenas, após o ponto A, ele não é válido como mostrado na figura. Gráfico de velocidade em função do tempo O gráfico é plotado tomando tempo t ao longo do eixo x e velocidade da partícula no eixo y. Cálculo de Distância e Deslocamento: A área coberta entre o gráfico de tempo e velocidade e o eixo temporal dá o deslocamento e a distância percorrida pelo corpo para um determinado intervalo de tempo. Distância total |||||| 321 AAA ++= = Adição de módulo de área diferente. = dts || Deslocamento total 321 AAA ++= = Adição de área diferente considerando seu sinal. = dtr A área acima do eixo temporal é tomada como positiva, enquanto a área abaixo do eixo temporal é tomada como negativa. aqui A1 e A2 são área do triângulo 1 e 2 respectivamente e A3 é a área de trapézio. Cálculo de Aceleração : seja AB em um gráfico de tempo de velocidade para qualquer partícula móvel Como a = Tempo e velocidadde Variação 12 12 tt vv − − = …(i) Do triângulo ABC, AC AD AC BC ==tan 12 12 tt vv − − = ….(ii) Comparando (i) e (ii) aceleração (a) = tan É claro que a inclinação da tangente no gráfico de tempo de velocidade representa a aceleração da partícula. + – t 1 2 3 Fig. 2.10 A d is tâ n ci a O Tempo Fig. 2.9 Tempo A B C D x y v2 v1 O t1 t2 V el o ci d a d e Fig. 2.11 Movimento em Uma Dimensão Tabela 2.4 : Vários gráficos de tempo de velocidade e sua interpretação = 0°, a = 0, v = constante ou seja, linha paralela ao eixo temporal representa que a partícula está se movendo com velocidade constante. = 90o, a = , v = Aumentar ou seja, a linha perpendicular ao eixo temporal representa que a partícula está aumentando sua velocidade, mas o tempo não muda. Significa que a partícula possui aceleração infinita. Na prática, não é possível. = constante, so a = constante e v está aumentando uniformemente com o tempo ou seja, linha com inclinação constante representa aceleração uniforme da partícula. aumentando para aceleração aumentando ou seja, a curvatura da linha em direção ao eixo de velocidade representa a aceleração crescente no corpo. diminuindo assim a aceleração diminuindo ou seja, a curvatura da linha em direção ao eixo do tempo representa a aceleração decrescente no corpo. Aceleração constante positiva porque é constante e < 90o mas a velocidade inicial da partícula é negativa. Aceleração constante positiva porque é constante e < 90o mas a velocidade inicial da partícula é positiva. Aceleração constante negativa porque é constante e > 90o mas a velocidade inicial da partícula é positiva. O V el o ci ty V el o ci ty O Time Time O V el o ci ty Time O V e lo ci ty Time O V el o ci ty V e lo ci ty O Time O Time V el o ci ty O Time V el o ci ty Movimento em Uma Dimensão Aceleração constante negativa porque é constante e > 90o mas a velocidade inicial da partícula é zero. Aceleração constante negativa porque é constante e> 90o mas a velocidade inicial da partícula é negativa. O Time V el o ci ty O Time V el o ci ty Laerte Pereira/Helton Lima Funções da Cinemática Estas são as várias relações entre u, v, a, t e s para a partícula movendo-se com aceleração uniforme onde as notações são usadas como: u = Velocidade inicial da partícula no tempo t = 0 seg v = Velocidade final no tempo t seg a = Aceleração da partícula s = Distância percorrida no tempo t seg sn = Distância percorrida pelo corpo no n- ésimo seg (1) Quando a partícula se move com zero de aceleração (i) É um movimento unidirecional com velocidade constante. (ii) A magnitude do deslocamento é sempre igual à distância percorrida (isso, no caso em que a partícula não inverta seu sentido de movimento). (iii) v = u, s = u t [Como a = 0] (2) Quando a partícula se move com aceleração constante (i) A aceleração é considerada constante quando tanto a magnitude quanto a direção da aceleração permanecem constantes. (ii) Haverá um movimento unidimensional se a velocidade inicial e a aceleração forem paralelas ou anti-paralelas umas às outras. (iii) Equações de movimento (forma escalar ) (forma vetor) atu += tauv += 2 2 1 atuts += 2 2 1 tatus += asu 222 += sauuvv .2.. =− t vu s + = 2 tvus )( 2 1 += )12( 2 −+= n a usn )12( 2 −+= n a usn Movimentode um corpo próximo à superfície de um astro (Queda Livre) A força da atração entre a Terra e um corpo é chamada de força de interação gravitacional. A aceleração produzida no corpo pela força da gravidade é chamada de aceleração gravitacional. Ela é representada pelo símbolo g. Na ausência da resistência do ar, verificou- se que todos os corpos (independentemente do tamanho, peso ou composição) caem com a mesma aceleração próximo da superfície da Terra. Este movimento de um corpo caindo em direção ao centro terra a partir de uma pequena altitude (h << R) é chamado de queda livre. Um exemplo ideal de movimento unidimensional de queda livre é o movimento sob a ação da gravidade em que a resistência do ar e as pequenas mudanças na aceleração com a altura são desprezadas. (1) Se um corpo é largado de certa altura (velocidade inicial zero) (i) Equações de movimento : Tomando a posição inicial como origem e direção do movimento (para baixo) como positiva, aqui temos u = 0 [o corpo parte do repouso] a = +g [a aceleração está na direção do movimento] v = g t …(i) 2 2 1 gth = …(ii) gh2 2 = …(iii) )12( 2 −= n g hn ...(iv) u = 0 v h Fig. 2.12 Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 85 (ii) Gráfico de distância, velocidade e aceleração em relação ao tempo: (iii) Como h = (1/2)gt2, ou seja, h t2, distância percorrida no tempo t, 2t, 3t, etc., estará na razão de 12 , 22 , 32, ou seja, é proporcional ao quadrado de dos números inteiros de t. (iv) A distância percorrida no enésimo segundo, )12( 2 1 −= nghn Assim, a distância percorrida no 1º, 2º , 3º segundos, etc., será na proporção de 1, 3, 5,..., ou seja, apenas números inteiros ímpares. (2) Corpo projetado verticalmente para baixo com alguma velocidade inicial diferente de zero Funções do movimento: tgu += 2 2 1 tguth += ghu 222 += )12( 2 −+= n g uhn (3) Corpo projetado verticalmente para cima (i) Função do movimento : Tomar a posição inicial como origem e a direção do movimento (isto é, verticalmente para cima) como positiva. a = – g [A aceleração é para baixo enquanto o movimento é para cima] Então, se o corpo é projetado com velocidade u e após o tempo t ele alcança a altura h, temos: tgu −= ; 2 2 1 tguth −= ; ghu 222 −= ; )12( 2 −−= n g uhn (ii) Para altura máxima v = 0 Então: u = gt, 2 2 1 gth = e ghu 2 2 = (iii) Gráfico do deslocamento, velocidade e aceleração em relação ao tempo (para altura máxima) : É claro que ambas as quantidades não dependem da massa do corpo ou podemos dizer s t (u/g) (u2/2g) (u/g) (2u/g) t v O – v + – s t a g t v t tan = g Fig. 2.13 u v = 0 h Fig. 2.14 t a O g + – a Fig. 2.15 Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 86 que, na ausência de resistência do ar, todos os corpos caem na superfície da terra com o mesmo ritmo. (4) O movimento é independente da massa do corpo, pois em qualquer equação de movimento, a massa não está envolvida. É por isso que um corpo pesado e leve, quando libertado da mesma altura, alcança o chão simultaneamente e com a mesma velocidade, ou seja )/2( ght = e ghv 2= . (5) Em caso de movimento sob a ação da gravidade, o tempo necessário para subir é igual ao tempo necessário para descer pela mesma distância. Tempo de descida (t2) = tempo de subida (t1) = u/g Tempo total de vôo T = t1 + t2 g u2 = (6) Em caso de movimento sob gravidade, a velocidade com que um corpo é projetado para cima é igual à velocidade com que ele volta ao ponto de partida. Assim como a magnitude da velocidade em qualquer ponto do caminho é a mesma quer o corpo esteja a mover-se no sentido ascendente ou descendente. (7) Importante: Um corpo é atirado verticalmente para cima. Se a resistência do ar deve ser considerada, então o tempo de subida é menor do que o tempo de descida. t2 > t1 Se u é a velocidade inicial do corpo então o tempo de ascensão ag u t + =1 e )(2 2 ag u h + = onde g é aceleração devido à gravidade e a é a desaceleção devida a resistencia do ar e para movimento ascendente ambas trabalharão verticalmente para baixo. Para o movimento descendente a e g trabalharão em sentidos opostos porque a sempre estara em sentido oposto ao movimento e g sempre atuará verticalmente para baixo. Então 2 2)( 2 1 tagh −= 22 2 )( 2 1 )(2 tag ag u −= + ))(( 2 agag u t −+ = Comparando t1 e t2 podemos dizer que t2 > t1 Pelo fato de (g + a ) > (g – a) Movimento com Aceleração Variável (i) Se aceleração é uma função do tempo )(tfa = Então += t dttfuv 0 )( e ( )dtdttfuts t += 0 )( (ii) Se aceleração é uma função de distância )(xfa = Então += x x dxxfuv 0 )(222 (iii) Se aceleração é uma função de velocidade a = f (v) Então = v u vf dv t )( e += v u vf vdv xx )( 0 Arranque ou arrancada (Tópico especial) Arrancada, ou arranque (do inglês jerk) é a taxa de variação da aceleração (derivada temporal da aceleração). Ou seja, o valor do arranque em um dado momento nada mais é do que a variação da aceleração na unidade de tempo. No SI o arranque é expresso em metros por segundo ao cubo ou metros por segundo ao quadrado por segundo. https://en.wikipedia.org/wiki/Jerk_(physics) Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 87 Exemplo: Se um objeto possui, em um dado momento, uma aceleração com valor de 5,0m/s2 e um arranque constante de 2,0m/s3, então a cada segundo a sua aceleração aumenta em 2,0m/s2 . Desta maneira, depois de 1,5 s, a sua aceleração será de 8,0 m/s2 para (5+2,0.15=8,0) m/s2. Ou seja, o conceito de arranque é relevante para abordar situações onde a aceleração não é constante, situações em que sobre um objeto a resultante de todas as forças não é constante. Um caso interessante onde é útil o conceito de arranque é o caso da queda de um corpo a partir do repouso em um meio resistivo (por exemplo ar). Logo no início desse movimento a aceleração é idêntica à aceleração de queda livre, mas com o passar do tempo, crescendo a velocidade em relação ao ar, cresce a força de resistência do ar, diminuindo a aceleração até que finalmente o corpo atinge velocidade constante. Este é um exemplo em que o arranque é contrário ao sentido da aceleração (neste caso, o arranque é negativo se a aceleração for tomada como positiva), determinando assim que a aceleração diminua ao longo da queda. Ou seja, este é um exemplo de um movimento determinado por uma resultante de forças que diminui enquanto a velocidade aumenta. O movimento retilíneo uniformemente variado é um caso especial (teorema) no qual o arranque é nulo e, portanto, a aceleração é constante. Já no movimento retilíneo uniforme, tanto a aceleração quanto o arranque são nulos. A seguir temos um exemplo do movimento de um corpo que desce por três rampas sem atrito. Como a aceleração na direção paralela à rampa é constante, cresce ou diminui com a inclinação da rampa, de acordo com a figura 2. 16 os movimentos apresentarão, arranque nulo em (A), arranque que aumenta de valor (B) e arranque que diminui de valor (C). Nos três casos há aceleração e a velocidade do corpo aumenta enquanto ele está descendo, mas os arranques são diferentes. Figura 2.16 Vamos agora considerar o caso de movimento unidimensional no eixo x, com arranque constante. Pode-se demonstrar que a equação da posição em função do tempo é dada por x= x0 + v0.t + 1 2 .a0.t2 + 1 6 .A.t3, (1) A B Horizontal Vertical C Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 88 onde x0, v0 e a0 são respectivamente a posição, a velocidade e a aceleração em t=0 e A é o arranque. Para A=0 a equação 1 desta seção se reduz à conhecida equação da posição em função do tempo para o movimento uniformemente variado, ou seja, x = x0 + v0.t + 1 2 .a.t2 é um teorema da equação 1. Exercício do Professor Laerte. Considere duas pistas sem atrito ligam os pontos A e B. A partícula 1 desliza ao longo da pista reta AB e a partícula 2 desliza ao longo da pista curvada ACB. Quem atingirá B em menos tempo? Durante o movimento translacional do corpo, há uma mudança na localização do corpo. Durante o movimento de rotação do corpo, há mudança na orientação do corpo, enquanto não há mudança na localização do corpo a partir do eixo de rotação. Um objeto pontual é apenas um ponto matemático. Este conceito é introduzido para estudar o movimento de um corpo de uma maneira simples. A escolha da origem é puramente arbitrária. Para movimentos unidimensionais o ângulo entre aceleração e velocidade é de 0° ou 180° e não muda com o tempo. Para o movimento bidimensional, o ângulo entre aceleração e velocidade é diferente de 0° ou 180° e também pode mudar com o tempo. Se o ângulo entre a e v é 90°, a trajetória da partícula é um círculo. A velocidade da partícula aumenta, ou seja, a velocidade da partícula aumenta quando o ângulo entre a e v está entre–90° e +90°. A velocidade da partícula diminui, ou seja, a velocidade da partícula diminui, quando o ângulo entre a e v está entre+90° e 270°. A velocidade da partícula permanece constante quando o ângulo entre a e v é igual a 90°. A distância coberta por uma partícula nunca diminui com o tempo, ela sempre aumenta. O deslocamento de uma partícula é o caminho único entre a posição inicial e final da partícula. Pode ou não ser o caminho realmente percorrido pela partícula. O deslocamento de uma partícula não dá qualquer informação sobre a natureza da trajectória seguida pela partícula. Magnitude do deslocamento Distância percorrida. Já que a distância |Deslocamento|, então a velocidade escalar média de um corpo é igual ou maior do que a magnitude da velocidade média do corpo. A velocidade escalar média de um corpo é igual à sua velocidade escalar instantânea se o corpo se move com uma velocidade constante Não é necessária força para mover o corpo ou um objecto com velocidade uniforme. Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 89 Quando uma partícula retorna ao ponto de partida, seu deslocamento é zero, mas a distância coberta não é zero. Quando um corpo inverte sua direção de movimento enquanto se move ao longo de uma linha reta, então a distância percorrida pelo corpo é maior do que a magnitude do deslocamento do corpo. Neste caso, a velocidade escalar média do corpo é maior do que sua velocidade média. O velocímetro mede a velocidade escalar instantânea de um veículo. Quando uma partícula se move com velocidade v1 durante a metade do tempo de seu movimento total e na outra metade do tempo com velocidade v2, temos que 2 21 vvvav + = Quando uma partícula se move a primeira metade de uma distância à velocidade v1 e a segunda metade da distância à velocidade v2 então 21 212 vv vv vav + = Quando uma partícula percorre um terço da distância à velocidade v1, um terço à velocidade v2 e um terço à velocidade v3, então 133221 3213 vvvvvv vvv vav ++ = Para duas partículas com gráfico de tempo verssus deslocamento com inclinação 1 e 2 possui velocidades v1 e v2 respectivamente, então 2 1 2 1 tan tan = A velocidade de uma partícula com movimento uniforme = inclinação do gráfico de deslocamento verssus tempo. Quanto maior a inclinação do gráfico de deslocamento em função do tempo, maior é a velocidade. A área do gráfico v verssus t = deslocamento da partícula. A inclinação do gráfico v verssus t = aceleração. Se uma partícula é acelerada por um tempo t1 com aceleração a1 e para o tempo t2 com aceleração a2, então a aceleração média é 21 2211 tt tata aa + + = Se a mesma força for aplicada em dois corpos de massas diferentes 1m e 2m separadamente, então ele produz acelerações 1a e 2a Respectivamente. Agora esses corpos são unidos e formam um sistema combinado e a mesma força é aplicada sobre esse sistema para que a seja a aceleração do sistema combinado, então 21 21 aa aa a + = Se um corpo parte do repouso e se move com aceleração uniforme, então a distância coberta pelo corpo em t segundo é proporcional a t2. Podemos dizer que a razão de distância coberta em 1 seg,2 seg e 3 seg é 222 3:2:1 . Se um corpo inicia do repouso e se move com aceleração uniforme, então a distância coberta pelo corpo no n-èsimo seg é proporcional a )12( −n . Assim, podemos dizer que a razão de distância coberta em1º,2º e 3º é 1 : 3 : 5. Um corpo movendo-se com uma velocidade u é parado pela aplicação dos freios depois de cobrir uma distância s. Se o mesmo corpo se mover com velocidade nu e a mesma força de frenagem é aplicada sobre ele, então ele virá a para depois de percorrer uma distância de n2s. Como asu 222 −= asu 20 2 −= a u s 2 2 = , 2us [uma vez que a é constante] Então podemos dizer que se u se torna n vezes maior por exemplo, então s se torna n2 vezes o valor anterior. Uma partícula movendo-se com aceleração uniforme de A para B ao longo de uma linha reta tem velocidades 1 e 2 em A e B, respectivamente. Se C é o ponto médio entre A Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 90 e B então a velocidade da partícula em C é igual a 2 2 2 2 1 + = Todos os corpos caem livremente com a mesma aceleração. A aceleração dos corpos caindo não depende da massa do corpo (Sem resistência do ar). Se dois corpos são lançados da mesma altura, eles atingem o chão ao mesmo tempo e com a mesma velocidade. Se um corpo é jogado para cima com velocidade u do topo de uma torre e outro corpo é jogado para baixo a partir do mesmo ponto e com a mesma velocidade, então ambos chegam ao chão com a mesma velocidade. Quando uma partícula retorna ao ponto de partida, sua velocidade média é zero, mas a velocidade escalar média não é zero. Se ambos os objetos A e B se moverem ao longo de linhas paralelas no mesmo sentido, então a velocidade relativa de A em relação a B é dado por vAB = vA – vB e a velocidade relativa de B em relação a A é dado por vBA = vB – vA Se ambos os objetos A e B se moverem ao longo de linhas paralelas em sentidos opostos, então a velocidade relativa de A em relação a B é dado por vAB = vA – (– vB) = vA + vB e a velocidade relativa de B em relação a A é dado por vBA = – vB – vA Suponha que um corpo é arremeçado para cima a partir do solo e com a velocidade u. Presume-se que a resistencia do ar seja insignificante. As características do movimento de um corpo deste tipo são as seguintes. (i) A altura máxima alcançada= H = u2/2g. (ii) Tempo para subir (ascensão) = Tempo levado para descer (descida) = t = u/g. (iii) Tempo do vôoT = 2t = 2u/g. (iv) A velocidade do corpo no retorno ao chão = velocidade com a qual foi jogado para cima. (v) Quando a altura alcançada não é grande, ou seja, u não é grande, a massa, o peso, bem como a aceleração permanecem constantes com o tempo. Mas sua velocidade, velocidade, momento, energia potencial e energiacinética mudam com o tempo. (vi) Seja m a massa do corpo. Depois, ao passar do chão para o ponto mais alto, as seguintes mudanças acontecem. (a) Mudança na velocidade na escalar = u (b) Mudança na velocidade= u (c) Mudança no momento = m u (d) Mudança na energia cinética = Mudança na energia potencial = (1/2) mu2. (vii) No retorno ao solo, as mudanças nestas quantidades são as seguintes (a) Mudança na velocidade= 0 (b) Mudança na velocidade escalar= 2u (c) Mudança no momento = 2mu (d) Mudança na energia cinética = Mudança na energia potencial = 0 (viii) Se, o atrito do ar for levado em conta, então o movimento do objeto jogado para cima terá as seguintes propriedades (a) Tempo para subir (ascensão) < tempo levado para descer (descida) (b) A velocidade escalar do objeto no retorno ao solo é menor do que a velocidade escalar inicial. O mesmo vale para velocidade (magnitude), impulso (magnitude) e energia cinética. (c) A altura máxima atingida é menor que u2/2g. (d) Uma parte da energia cinética é usada para superar o atrito. Uma bola é lançada de um edifício de altura h e atinge após t segundos o solo. Do mesmo edifício se duas bolas são lançadas (uma para cima e outra para baixo) com a mesma velocidade u e atingem a superfície da terra Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 91 após t1 e t2 segundos respectivamente, então 21ttt = Uma partícula é lançada verticalmente de uma altura. O tempo que ela leva para cair através de sucessivas distâncias de 1m cada uma estará então na proporção da diferença nas raízes quadradas dos inteiros, ou seja .),........34).......(23(),12(,1 −−− Distância e Deslocamento 1. Um corpo se move 6 m ao norte. 8 m leste e 10m verticalmente para cima, qual é o seu deslocamento resultante da posição inicial (a) m210 (b) m10 (c) m 2 10 (D) m210 2. Um homem caminha 10m em direção ao Norte, depois 20m em direção ao leste, seu deslocamento é (a) 22,5m (b) 25m (c) 25,5mm (d) 30m 3.Uma pessoa se move 30 m para o norte e depois 20 m para o leste e, finalmente, m na direção sudoeste. O deslocamento da pessoa 230 desde a origem será [J e K CET 2004] a) 10 m ao norte b) 10 m de comprimento a sul c) 10 m ao oeste d) zero 4. Um avião voa 400 m ao norte e 300 m ao sul e depois voa 1200 m para cima, em seguida, o deslocamento líquido é (a) 1200 m (b) 1300 m (c) 1400m (d) 1500 m 5. Um atleta completa uma rodada de uma faixa circular do raio R em 40 segundos. Qual será seu deslocamento no final de 2 min. 20 seg [NCERT 1990; Kerala PMT 2004] (a) Zero (b) 2R (c) R2 (d) R7 6. Uma roda de raio de 1 metro rola para a frente metade de uma revolução em um solo horizontal. A magnitude do deslocamento do ponto da roda inicialmente em contato com o solo é [BCECE 2005] (a) 2 (b) 2 (c) 42 + (d) M.U. (Rapidez e Velocidade constante) 1. Uma pessoa viaja por uma estrada reta por metade da distância com velocidade V1 e a outra metade com velocidade V2. A velocidade média é dada por (a) 21vv (b) 2 1 2 2 v v (c) 2 21 vv + (d) 21 212 vv vv + 2. O gráfico de tempo de deslocamento para duas partículas A e B são linhas retas inclinadas em ângulos de o30 e o60 com o eixo do tempo. A razão de velocidades de BA VV : é? [CPMT 1990; MP PET 1999; MP PET 2001; Pb. PET 2003] (a) 2:1 (b) 3:1 (c) 1:3 (D) 3:1 3.Um carro viaja de uma cidade A a uma cidade B a uma velocidade de hrkm /20 e retorna a uma velocidade de hrkm /30 . Determine a velocidade média do carro durante toda a viagem [MP PET 1985] Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 92 (a) hrkm /25 (b) hrkm /24 (c) hrkm /50 (D) hrkm /5 4. Um menino caminha até sua escola a uma distância de 6 km com velocidade constante de 2,5 km/h e volta com uma velocidade constante de 4 km/h. Sua velocidade média para ida e volta expressa em km/hora, é [AIIMS 1995] (a) 24/13 (b) 40/13 (c) 3 (d)1/2 5. Um carro percorre a primeira metade de uma distância entre dois lugares a uma velocidade de 30 km/h e a segunda metade da distância a 50 km/h. A velocidade média do carro durante toda a viagem é [Manipal MEE 1995; AFMC 1998] (a) 42,5 km/h (b) 40,0 km/h (c) 37,5 km/hr (d) 35,0 km/h 6. Um carro em movimento em uma estrada reta cobre um terço da distância com 20 km/h e o restante com 60 km/h. A velocidade média é [MP PMT 1999; CPMT 2002] (a) 40 km/h (b) 80 km/h (c) 3 2 46 km/h (d) 36 km/h 7. Um carro se move por metade do seu tempo a 80 km/h e para a outra metade do tempo a 40 km/h. A distância total percorrida é de 60 km. Qual é a velocidade média do carro [RPET 1996] (a) 60 hkm / (b) 80 hkm / (c) 120 hkm / (d) 180 hkm / 8. Um trem tem uma rapidez de 60 km/h. para a primeira hora e 40 km/h para a próxima meia hora. Sua velocidade média em km/h é [JIPMER 1999] (a) 50 (b)53,33 (c) 48 (d)70 9. Qual dos seguintes é um movimento unidimensional [BHU 2000; CBSE PMT 2001] (a) Aterrissagem de uma aeronave (b) Terra girando em volta do sol (c) Movimento das rodas de um trem em movimento (d) Trem correndo em uma pista reta 10. Um trem de 150 metros de comprimento está se movendo com uma velocidade escalar uniforme de 45 km/h. O Professor Laerte quer saber tempo levado pelo trem para atravessar uma ponte de comprimento de 850 metros. [CBSE PMT 2001] (a) 56 seg (b) 68 seg (c) 80 seg (d) 92 seg 11. Uma partícula é restrita a se mover em um caminho que tem a trajetória de linha reta. Ele retorna ao ponto de partida depois de 10 segundos. A distância total coberta pela partícula durante este tempo é de 30 m. Qual das seguintes afirmações sobre o movimento da partícula é falsa [CBSE PMT 2000; AFMC 2001] (a) O deslocamento da partícula é zero (b) A velocidade média da partícula é de 3 m/s (c) O deslocamento da partícula é de 30 m (d) Ambos (a) e (b) 12. Uma partícula se move ao longo de um semicírculo de raio de 10 m em 5 segundos. A velocidade média da partícula é [Kerala (Engg.) 2001] (a) 12 −ms (b) 14 −ms (c) 12 −ms (d) 14 −ms 13. Um homem caminha em uma estrada reta de sua casa para um mercado a 2,5 km de Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 93 distância com uma velocidade de 5 km/h. Encontrando o mercado fechado, ele volta instantaneamente e volta para casa com uma velocidade de 7,5 km/h. A velocidade escalar média do homem durante o intervalo de tempo de 0 a 40 minutos é igual a [AMU (Med.) 2002] (a) 5 km/h (b) 4 25 km/h (c) 4 30 km/ h (d) 8 45 km/h 14. A razão dos valores numéricos da velocidade média e velocidade escalar (rapidez) média de um corpo é sempre [MP PET 2002] (a) O mesmo (b) Igual ou menor (c) Igual ou maior (d) Menos do que unidade 15. Uma pessoa viaja por uma estrada reta para o primeiro intervalo de tempo com uma velocidade 1v e no próximo intervalo de tempo com uma velocidade 2v . A velocidade média V do homem é [RPET 1999; BHU 2002] (a) 21 112 vvV += (b) 2 21 vvV + = (c) 21vvV = (D) 2 1 v v V = 16. Se um carro cobre 2/5 da distância total com velocidade v1 e 3/5 de distância com v2, então a velocidade média é [MP PMT 2003] a 21 2 1 vv (b) 2 21 vv + (c) 21 212 vv vv + (D) 21 21 23 5 vv vv + 17. Qual das seguintes opções está correta para o objeto ter um movimento de linhareta representado pelo gráfico a seguir [DCE 2004] (a) O objeto se move com velocidade constantemente crescente de O para A e, em seguida, move-se com velocidade constante. (b) A velocidade do objeto aumenta uniformemente (c) A velocidade média é zero (d) O gráfico mostrado é impossível 18. A razão numérica do deslocamento e a distância percorrida parauma partícula é sempre [BHU 2004] (a) Menor que um (b) Igual a um (c) Igual a ou menor que um (d) Igual ou superior a um 19. Um trem de 100 metros de comprimento está se movendo com uma velocidade uniforme de 45 km/h. O tempo levado pelo trem para atravessar uma ponte de comprimento de 1 km é [BHU 2004] (a) 58 s (b) 68 s (c) 78s (d) 88s s 20. Uma partícula se move por 20 segundos com velocidade de 3 m/s e, em seguida, velocidade de 4 m/s por mais 20 segundos e finalmente se move com velocidade de 5 m/s pelos próximos 20 segundos. Qual é a velocidade média da partícula [MH CET 2004] (a) 3 m/s (b) 4 m/s (c) 5 m/s (d) Zero s T D C B Pa ra O Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 94 21. A declaração correta a seguir é (a) Um corpo com velocidade zero não necessariamente terá aceleração zero (b) Um corpo com velocidade zero terá necessariamente zero aceleração (c) Um corpo com velocidade uniforme pode ter apenas aceleração uniforme (d) Um corpo com velocidade não uniforme terá necessariamente aceleração zero 22. Uma bala disparada contra um alvo fixo perde metade de sua velocidade depois de penetrar 3 cm. Quanto mais ele ainda penetrará antes de parar assumindo que enfrenta resistência constante ao movimento? [AIEEE 2005] (a) 1,5 cm (b) 1,0 cm (c) 3,0 cm (d) 2,0 cm 23. Dois meninos estão de pé nas extremidades A e B aAB = de uma pista reta onde. O garoto em B começa a correr em uma direção perpendicular a AB com velocidade .1v O garoto em A começa a correr simultaneamente com velocidade v e pega o outro menino em um tempo t, onde t é [CBSE PMT 2005] (a) 21 2/ vva + (b) )/( 21 22 vva − (c) )/( 1vva − (d) )/( 1vva + 24. Um carro percorre metade da distância com velocidade constante de 40 km/h e a metade restante com uma velocidade constante de 60 km/h. A velocidade média do carro em km/h é [Kerala PMT 2005] (a) 40 (b) 45 (c) 48 (d) 50 Movimento não uniforme 1. Uma partícula experimenta uma aceleração constante por 20 segundos depois de começar do repouso. Se ele viaja uma distância 1S nos primeiros 10 segundos e uma distância 2S in the next 10 sec, then [NCERT 1972; CPMT 1997; MP PMT 2002] (a) 21 SS = (b) 3/21 SS = (c) 2/21 SS = (d) 4/21 SS = 2. O deslocamento x de uma partícula ao longo de uma linha reta no momento é t dado por 2210 tataax ++= . A aceleração da partícula é [NCERT 1974; RPMT 1999; AFMC 1999] (a) 0a (b) 1a (c) 22a (d) 2a 3. As coordenadas de uma partícula móvel a qualquer momento são dadas por 2atx = e 2bty = . A velocidade da partícula a qualquer momento é [DPMT 1984; CPMT 1997] (a) )(2 bat + (b) )(2 22 bat − (c) 22 bat + (d) )(2 22 bat + 4. Um elétron a partir do descanso tem uma velocidade que aumenta linearmente com o tempo que é ,ktv = onde 2sec/2mk = . A distância percorrida nos primeiros 3 segundos será [NCERT 1982] (a) 9 m (b) 16 m (c) 27 m (d) 36 m 5. O deslocamento de um corpo é dado para ser proporcional ao cubo de tempo decorrido. A magnitude da aceleração do corpo é [NCERT 1990] (a) Aumentando com o tempo (b)Diminuindo com o tempo (c) Constante, mas não zero (d) Zero 6. A velocidade instantânea de um corpo pode ser medida (a) Graficamente (b) Vetorialmente (c) Pelo velocímetro (d) Nenhum destes 7. Um corpo está se movendo de repouso aceleração constante e deixe 1S ser o deslocamento no primeiro segundo )1( −p e Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 95 ser o deslocamento 2S no primeiro O deslocamento .secp em thpp )1( 2 +− sec. (a) 21 SS + (b) 21SS (c) 21 SS − (d) 21 / SS 8. Um corpo a ação de várias forças terá zero aceleração (a) Quando o corpo é muito leve (b) Quando o corpo é muito pesado (c) Quando o corpo é um corpo pontual (d) Quando a soma vetorial de todas as forças que agem sobre ele é zero 9. Um corpo começa a partir da origem e se move ao longo do eixo X de tal forma que a velocidade a qualquer instante é dada por )24( 3 tt − , onde está t em seg e velocidade em sm / . Qual é a aceleração da partícula, quando está a 2 m da origem (a) 2/28 sm (b) 2/22 sm (c) 2/12 sm (d) 2/10 sm 10. A relação entre tempo e distância é xxt += 2 , onde e são constantes. A desaceleração é [NCERT 1982; Aieee 2005] (a) 32 v (b) 32 v (c) 32 v (d) 322 v 11. Um ponto se move com aceleração uniforme 21 ,vv e 3v denotam as velocidades médias nos três intervalos sucessivos de tempo 21 , tt e 3t . Qual das seguintes relações está correta [NCERT 1982] (a) )(:)()(:)( 32213221 ttttvvvv +−=−− (b) )(:)()(:)( 32213221 ttttvvvv ++=−− (c) )(:)()(:)( 31213221 ttttvvvv −−=−− (d) )(:)()(:)( 32213221 ttttvvvv −−=−− 12. A aceleração de um corpo em movimento pode ser encontrada a partir de [DPMT 1981] (a) Área gráfico de tempo de velocidade (b) Área gráfico de tempo de distância (c) Inclinação do gráfico de tempo de velocidade (d) Inclinação do gráfico de tempo de distância 13. A velocidade inicial de uma partícula é u (em 0=t ) e a aceleração f é dada por at . Qual das seguintes relações é válida [CPMT 1981; BHU 1995] (a) 2atuv += (b) 2 2t auv += (c) atuv += (d) uv = 14. A velocidade inicial da partícula é 10𝑚/𝑠 e sua desaceleração é 2 m/s2. A distância percorrida pela partícula no 5º segundo de seu movimento é [CPMT 1976] (a) m1 (b) m19 (c) m50 (d) m75 15. Um carro a motor em movimento com uma velocidade uniforme de 20m/s vem a parar devido a aplicação dos freios depois de percorrer uma distância de m10 . Sua aceleração é [EAMCET 1979] (a) 2sec/20 m (b) 2sec/20m− (c) 2sec/40 m− (d) 2sec/2m+ 16. A velocidade de um corpo se movendo com uma aceleração uniforme de 2 m/s2 é 10 m/s. Sua velocidade após um intervalo de 4 segundos é [EAMCET 1979] (a) 12𝑚/𝑠 (b) 14𝑚/𝑠 (c) 16𝑚/𝑠 (d) 18𝑚/𝑠 17. Uma partícula a partir do repouso percorre uma distância x nos primeiros 2 segundos e uma distância y nos próximos dois segundos. Qual é a relação entre x e y? [EAMCET 1982] (a) xy = (b) xy 2= (c) xy 3= (d) xy 4= 18. A velocidade inicial de um corpo movendo-se ao longo de uma linha reta é 7 sm / . Tem uma aceleração uniforme de 2/4 sm . A distância percorrida pelo corpo no 5º segundo de seu movimento é [MP PMT 1994] (a) 25 m (b) 35 m (c) 50m (d) 85m m 19. A velocidade de um corpo depende do tempo de acordo com a equação 21.020 tv += . O corpo está se movendo com. Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 96 [MNR 1995; UPSEAT 2000] (a) Aceleração uniforme (b) Desaceleração uniforme (c) Aceleração não uniforme (d) Aceleração zero 20. Qual das quatro declarações a seguir é falsa [Manipal MEE 1995] (a) Um corpo pode ter velocidade zero e ainda ser acelerado (b) Um corpo pode ter uma velocidade constante e ainda ter uma velocidade escalar variável (c) Um corpo pode ter uma velocidade escalar constante e ainda ter uma velocidade variável (d) A direção da velocidade de um corpo pode mudar quando sua aceleração é constante 21. Uma partícula movendo-se com uma aceleração uniforme viaja 24 m e 64 m nos dois primeiros intervalos consecutivos de 4 segundos cada. Sua velocidade inicial é [MP PET 1995] (a)1 m/seg (b) sec/10 m (c) 5 m/seg (d) 2 m/seg 22. A posição de uma partícula movendo-se no plano xy em qualquer instante t é dada por )63( 2 ttx −= metros, )2( 2 tty −= metros. Selecione a declaração correta sobre a partícula móvel a partir do seguinte [MP PMT 1995] (a) A aceleração da partícula é zero em 0=t segundo (b) A velocidade da partícula é zero em 0=t segundo (c) A velocidade da partícula é zero em 1=t segundo (d) A velocidade e aceleração da partícula nunca são zero 23. Se o corpo com velocidade inicial zero estiver se movendo com aceleração uniforme 2sec/8 m a distância percorrida por ele no quinto segundo será [MP PMT 1996; DPMT 2001] (a) 36 metros (b) 40 metros (c) 100 metros (d) Zero 24. Uma partícula alfa entra em um tubo oco de 4 m de comprimento com uma velocidade inicial de 1 km/s. E é acelerada no tubo saindo dele com uma velocidade de 9 km/s. O tempo que ela permanece dentro do tubo é (a) 3108 − s (b) s31080 − (c) s310800 − (d) s4108 − 25. Dois carros A e B estão viajando na mesma direção com velocidades 1v e 2v )( 21 vv . Quando o carro A está a uma distância d à frente do carro B , o motorista do carro A aplicou o freio produzindo um retardo uniforme. Não haverá colisão quando a [Pb. PET 2004] (a) a vv d 2 )( 221 − (b) a vv d 2 2 2 2 1 − (c) a vv d 2 )( 221 − (d) a vv d 2 2 2 2 1 − 26. Um corpo de massa de 10 kg está se movendo com uma velocidade constante de 10 m/s. Quando uma força constante age por 4 segundos sobre ele, ele se move com uma velocidade de 2 m/seg na direção oposta. A aceleração produzida nele é [MP PET 1997] (a) 2sec/3 m (b) 2sec/3m− (c) 2sec/3.0 m (d) 2sec/3.0 m− 27. Um corpo começa a partir do repouso a partir da origem com uma aceleração de 2/6 sm ao longo do eixo x e com 2/8 sm ao longo do eixo y. Sua distância da origem após 4 segundos será [MP PMT 1999] (a) 56 m (b) 64 m (c) 80m (d) 128m m 28. Um carro em movimento com uma velocidade de 10 m/s pode ser parado pela aplicação de uma força constante F em uma distância de 20 m. Se a velocidade do carro for de 30 m/s,ele pode ser parado por esta força em [MP PMT 1999] (a) m 3 20 (b) 20 m (c) 60m (d) 180m m Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 97 29. O deslocamento de uma partícula é dado por 42 dtctbtay −++= . A velocidade inicial e a aceleração são respectivamente [CPMT 1999, 2003] (a) db 4,− (b) cb 2,− (c) cb 2, (d) dc 4,2 − 30. Um carro em movimento com uma velocidade de 40 km/h pode ser parado aplicando freios após pelo menos 2 m. Se o mesmo carro está se movendo com uma velocidade de 80 km/h, qual é a distância mínima de parada [CBSE PMT 1998,1999; AFMC 2000; JIPMER 2001, 02] (a) 8 m (b) 2 m (c) 4m (d) 6m 31. Uma cabine de um elevador, cuja distância do chão ao teto é igual a 2,7 m, começa a subir com uma aceleração constante de 1,2 m/s2. 2 segundos após o início, um parafuso começa a cair do teto da cabine. O tempo de queda livre do parafuso é [KCET 1994] (a) s54.0 (b) s6 (c) 0,7s (d) 1 s 32. O deslocamento de uma partícula é dado por 52 2 ++= ttx , a aceleração em st 2= é [EAMCET (Engg.) 1995] (a) 2/4 sm (b) 2/8 sm (c) 2/10 sm (d) 2/15 sm 33. Dois trens que viajam na mesma pista estão se aproximando com velocidades iguais de 40 m/s. Os motoristas dos trens começam a desacelerar simultaneamente quando estão a apenas 2,0 km de distância. Assumindo que as desacelerações sejam uniformes e iguais, o valor da desaceleração para evitar a colisão deve ser [AMU 1995] (a) 11,8 2/ sm (b) 11,0 2/ sm (c) 2.1 2/ sm (d) 0,8 2/ sm 34. Um corpo se move a partir do repouso com uma aceleração constante de 2/5 sm . Sua velocidade instantânea (em )/ sm no final de 10 segundos é [SCRA 1994] (a) 50 (b) 5 (c) 2 (d) 0,5 35. Um vagão de um trem em movimento uniforme é repentinamente separado, parando depois de cobrir uma certa distância. A distância percorrida pelo vagão e a distância percorrida pelo trem no mesmo tempo tem relação [RPET 1997] (a) Ambos serão iguais (b) Primeiro será metade do segundo (c) Primeiro será 1/4 do segundo (d) Nenhuma proporção definida 36. Um corpo começa de repouso. Qual é a razão da distância percorrida pelo corpo durante o 4º e 3º segundo [CBSE PMT 1993] (a) 5 7 (b) 7 5 (c) 3 7 (d) 7 3 37. A aceleração de uma partícula é dada por 223 2 ++= tta (m/s2). Se a partícula começa com uma velocidade smu /2= , então a velocidade no final de 2 segundos é [MNR 1994; SCRA 1994] (a) 12 m/s (b) 18 m/s (c) 27 m/s (d) 36 m/s 38. Uma partícula se move ao longo de uma linha reta de tal forma que seu deslocamento a qualquer momento é dado por 436 23 ++−= tttS (m). A velocidade quando a aceleração é zero [CBSE PMT 1994; JIPMER 2001, 02] (a) 13 −ms (b) 112 −− ms (c) 142 −ms (d) 19 −− ms 39. Para um corpo em movimento a qualquer momento [NTSE 1995] (a) Se o corpo não está se movendo, a aceleração é necessariamente zero (b) Se o corpo está desacelerando, o retardo é negativo (c) Se o corpo está desacelerando, a distância é negativa (d)Se o deslocamento, velocidade e aceleração naquele instante forem conhecidos, podemos encontrar o deslocamento a qualquer momento no futuro Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 98 40. As coordenadas x e y de uma partícula a qualquer momento são dadas por 247 ttx += e ty 5= , onde x e estão em y metros e t em segundos. A aceleração da partícula em 5=t s é [SCRA 1996] (a) Zero (b) 2/8 sm (c) 20 2/ sm (d) 40 2/ sm 41. O motor de um carro produz uma aceleração de 2/4 sm . Se este carro puxar outro carro da mesma massa, qual será a aceleração produzida [RPET 1996] (a) 2/8 sm (b) 2/2 sm (c) 2/4 sm (d) 2/ 2 1 sm 42. Se um corpo começa do repouso e viaja 120 cm no 6º segundo, qual é a sua aceleração [AFMC 1997] (a) 0,20 2/ sm (b) 0,027 2/ sm (c) 0.218 2/ sm (d) 0.03 2/ sm 43. Se um carro em repouso acelera uniformemente a uma velocidade de 144 km/h em 20 s. Em seguida, cobre uma distância de [CBSE PMT 1997] (a) 20 m (b) 400 m (c) 1440 m (d) 2880 m 44. A posição x de uma partícula varia com o tempo t de acordo com a função 32 btatx −= . A aceleração da partícula será zero no tempo igual a [CBSE PMT 1997; UBS 1999; DPMT 2000; KCET 2000] (a) b a (b) b a 3 2 (c) b a 3 (d) Zero 45. Um caminhão e um carro estão se movendo com a mesma velocidade. Ao aplicar os freios ambos vão parar após certa distância, em seguida, [CPMT 1997] (a) Caminhão cobrirá menos distância antes de parar (b) O carro cobrirá menos distância antes de parar (c) Ambos cobrirão uma distância igual (d) Nenhum 46. Se um trem viajando a 72 km/h deve ser posto em repouso em uma distância de 200 metros, então seu retardamento deve ser [SCRA 1998; MP PMT 2004] (a) 20 2−ms (b) 10 2−ms (c) 2 2−ms (d) 1 2−ms 47. O deslocamento de uma partícula a partir do repouso em 0=t é dado por 326 tts −= . O tempo em segundos em que a partícula atingirá velocidade zero novamente, é [SCRA 1998] (a) 2 (b) 4 (c) 6 (d) 8 48. Qual é a relação entre deslocamento, tempo e aceleração no caso de um corpo ter aceleração uniforme [DCE 1999] (a) 2 2 1 ftutS += (b) tfuS )( += (c) fsvS 22 −= (d) Nenhum desses 49. Dois carros A e B encontram-se em repouso no mesmo ponto inicialmente. Se A começa com velocidade uniforme de 40 m/s e B começa na mesma direção com aceleração constante de, 2/4 sm então B pegará A depois de quanto tempo [RPET 1999] (a) 10 seg (b) 20 seg (c) 30 seg (d) 35 seg 50. O movimento de uma partícula é descrito pela equação 2btax += onde 15=a cm e 3=b cm/s2. Suavelocidade instantânea no tempo 3 seg será [AMU (Med.) 2000] (a) 36 cm/s (b) 18 cm/s (c) 16 cm/s (d) 32 cm/s 51. Um corpo viaja por 15 segundos a partir do repouso com aceleração constante. Se ele viaja distâncias 21 , SS e s3 nos primeiros cinco segundos, segundo cinco segundos e próximos cinco segundos, respectivamente, a relação entre 21 , SS e 3S é [AMU (Engg.) 2000] (a) 321 SSS == (b) 321 35 SSS == (c) 321 5 1 3 1 SSS == (d) 321 3 1 5 1 SSS == Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 99 52. Um corpo está se movendo de acordo com a equação 32 ctbtatx −+= onde =x deslocamento e ba, e c são constantes. A aceleração do corpo é [BHU 2000] (a) bta 2+ (b) ctb 62 + (c) ctb 62 − (d) 263 ctb − 53. Uma partícula viaja 10m nos primeiros 5 segundos e 10m nos próximos 3 segundos. Assumindo aceleração constante qual é a distância percorrida nos próximos 2 segundos [RPET 2000] (a) 8,3 m (b) 9,3 m (c) 10,3 m (d) Nenhum dos acima 54. A distância percorrida por uma partícula é proporcional aos quadrados do tempo, então a partícula viaja com [RPET 1999; RPMT 2000] (a) Aceleração uniforme (b) Velocidade uniforme (c) Aceleração crescente (d) Velocidade decrescente 55. Aceleração de uma partícula muda quando (a) Direção das mudanças de velocidade (b) Magnitude das mudanças de velocidade (c) Ambos acima (d) Mudanças de velocidade 56. O movimento de uma partícula é descrito pela função atu = . A distância percorrida pela partícula nos primeiros 4 segundos [DCE 2000] (a) a4 (b) a12 (c) a6 (d) a8 57. A relação 633 += xt descreve o deslocamento de uma partícula em uma direção onde está x em metros e t em segundo. O deslocamento, quando a velocidade é zero, é [CPMT 2000] (a) 24 metros (b) 12 metros (c) 5 metros (d) Zero 58. Uma força constante age sobre um corpo de massa 0,9 kg em repouso por 10s. Se o corpo se move uma distância de 250 m,a magnitude da força é [EAMCET (Engg.) 2000] (a) N3 (b) N5.3 (c) N0.4 (d) N5.4 59. A velocidade média de um corpo se movendo com aceleração uniforme viajando a uma distância de 3,06 m é de 0,34 ms–1. Se a mudança na velocidade do corpo for de 0,18ms–1 durante este tempo, sua aceleração uniforme é [EAMCET (Med.) 2000] (a) 0,01 ms–2 (b) 0,02 ms–2 (c) 0,03 ms–2 (d) 0,04 ms–2 60. A equação de deslocamento para uma partícula qualquer é mttts 81473 23 +++= . Sua aceleração no tempo 1=t seg é [CBSE PMT 2000] (a) 10 m/s2 (b) 16 m/s2 (c) 25 m//s2 (d) 32 m/s2 61. A posição de uma partícula movendo-se ao longo do eixo x em determinados momentos é dada abaixo: t (s) 0 1 2 3 x (m) –2 0 6 16 Qual dos seguintes descreve o movimento corretamente [AMU (Engg.) 2001] (a) Uniforme, acelerado (b) Uniforme, desacelerado (c) Não uniforme, acelerado (d) Não há dados suficientes para generalização 62. Considere a aceleração, velocidade e deslocamento de uma bola de tênis quando ela cai no chão e ricocheteia. Direções de quais destas grandezas se alteram no processo [AMU (Engg.) 2001] (a) Apenas velocidade (b) Deslocamento e velocidade (c) Aceleração, velocidade e deslocamento (d) Deslocamento e aceleração 63. O deslocamento de uma partícula, movendo-se em linha reta, é dado por 422 2 ++= tts onde s está em metros e t em segundos. A aceleração da partícula é [CPMT 2001] (a) 2 m/s2 (b) 4 m/s2 Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 100 (c) 6 m//s2 (d) 8 m/s2 64. Um corpo A começa a partir do repouso com uma aceleração 1a . Após 2 segundos, outro corpo B começa a partir do repouso com uma aceleração 2a . Se eles viajam distâncias iguais no 5º segundo, após o início de A, então a razão 21 : aa é igual a [AIIMS 2001] (a) 5: 9 (b) 5 : 7 (c) 9: 5 (d) 9:7 65. A velocidade de uma bala é reduzida de 200m/s para 100m/s enquanto viaja através de um bloco de madeira de espessura de 10cm. O retardamento, assumindo que seja uniforme, será [AIIMS 2001] (a) 41010 m/s2 (b) 41012 m/s2 (c) 4105.13 m/s2 (d) 41015 m/s2 66. Um corpo de 5 kg está se movendo com uma velocidade de 20 m/s. Se uma força de 100N for aplicada sobre ele por 10s na mesma direção que sua velocidade, o que agora ocorrerá com a velocidade do corpo [MP PMT 2000; RPET 2001] (a) 200 m/s (b) 220 m/s (c) 240 m/s (d) 260 m/s 67. Uma partícula começa do repouso, acelera a 2 m/s2 para 10s e depois permanece com velocidade constante por 30s e depois desacelera em 4 m/s2 até parar. Qual é a distância percorrida por ela [DCE 2001; AIIMS 2002; DCE 2003] (a) 750 m (b) 800 m (c) 700m (d) 850m m 68. O motor de uma motocicleta pode produzir uma aceleração máxima de 5 m/s2. Seus freios podem produzir um retardo máximo de 10 m/s2. Qual é o tempo mínimo em que ele pode cobrir uma distância de 1,5 km [Pb. PMT 2002] (a) 30 seg (b) 15 seg (c) 10 seg (d) 5 seg 69. O caminho de uma partícula movendo-se sobre influência de uma força com magnitude e direção fixa é [MP PET 2002] (a) Linha reta (b) Círculo (c) Parábola (d) Elipse 70. Um carro, em movimento com uma velocidade de 50 km/h, pode ser parado pelos freios após pelo menos 6m. Se o mesmo carro estiver se movendo a uma velocidade de 100 km/h, a distância mínima de parada é [AiEEE 2003] (a) 6m (b) 12m (c) 18mm (d) 24m 71. Um aluno está a uma distância de 50 metros do ônibus. Assim que o ônibus inicia seu movimento com uma aceleração de 1ms-2, o aluno começa a correr em direção ao ônibus com uma velocidade uniforme u. Assumindo que o movimento seja em uma estrada reta, o valor mínimo de u, para que o aluno seja capaz de pegar o ônibus é [KCET 2003] (a) 5 ms–1 (b) 8 ms–1 (c) 10 ms–1 (d) 12 ms–1 72. Um corpo A move-se com uma aceleração a uniforme e velocidade inicial zero. Outro corpo B, parte do mesmo ponto e move-se na mesma direção com uma velocidade constante v. Os dois corpos se encontram após um tempo t. O valor de t é [MP PET 2003] (a) a v2 (b) a v (c) a v 2 (d) a v 2 73. Uma partícula se move ao longo do eixo X de tal forma que sua coordenada X varia com o tempo de acordo com a equação mttx )652( 2+−= . A velocidade inicial da partícula é [MNR 1987; MP PET 1996; Pb. PET 2004] (a) sm /5− (b) sm /6 (c) sm /3− (d) sm /3 74. Um carro parte do repouso e se move com aceleração uniforme a em uma estrada reta do tempo t = 0 a t = T. Depois disso, uma desaceleração constante o leva ao repouso. Neste processo, a velocidade escalar média do carro é [MP PMT 2004] Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 101 (a) 4 aT (b) 2 3aT (c) 2 aT (d) aT 75. Um objeto acelera do repouso ate uma velocidade de 27,5 m/s em 10 segundos. Encontre a distância percorrida pelo objeto nos próximos 10 segundos. [BCECE 2004] (a) 550 m (b) 137,5 m (c) 412,5 m (d) 275 m 76. Se a velocidade de uma partícula for dada por 2/1)16180( xv −= m/s, então sua aceleração será [J & K CET 2004] (a) Zero (b) 8 m/s2 (c) - 8 m/s2 (d) 4 m/s2 77. O deslocamento de uma partícula é proporcional ao cubo de tempo decorrido. Como é que a aceleração da partícula é relacionada com o tempo obtido [Pb. PET 2001] (a) 𝑎 ∝ 𝑡2 (b) 𝑎 ∝ 2𝑡 (c) 𝑎 ∝ 𝑡3 (d) 𝑎 ∝ 𝑡 78. A partir do repouso, a aceleração de uma partícula é ).1(2 −= ta . A velocidade da partícula em st 5= é [RPET 2002] (a) 15 m/seg (b) 25 m/seg (c) 5 m/seg (d)Nenhuma destas alternativas 79. Um corpo está se movendo com aceleração uniforme e descreve 40 m nos primeiros 5 segundos e 65 m nos próximos 5 segundos. Sua velocidade inicial vale [Pb. PET 2003] (a) 4 m/s (b) 2,5 m/s (c) 5,5 m/s (d) 11 m/s 80. A velocidadede dois carros idênticos são u e 4u em um instante específico. A relação das respectivas distâncias em que os dois carros são parados a partir desse instante é [AIEEE 2002] (a) 1: 1 (b) 1 : 4 (c) 1: 8 (d) 1:16 81. O deslocamento x de uma partícula varia com o tempo, de a cordo com a função, 𝑥 = 𝑎𝑒−𝛼𝑡 + 𝑏𝑒𝛽𝑡 onde and,,ba são constantes positivas. A velocidade da partícula irá [CBSE PMT 2005] (a) Continuar diminuindo com o tempo (b) Ser independente de α e β (c) Diminuir para zero quando α=β (d) Continuar a aumentar com o tempo 82. Um carro, partindo do repouso, acelera à velocidade f através de uma distância S, depois continua à velocidade constante para o tempo t e depois desacelera à velocidade f/2 para chegar ao repouso. Se a distância total percorrida for 15 S, então [AIEEE 2005] (a) 2 2 1 ftS = (b) 2 4 1 ftS = (c) 2 72 1 ftS = (d) 2 6 1 ftS = 83. Um homem está 45 m atrás do ônibus quando o ônibus começa a acelerar a partir do repouso com aceleração de 2,5 m/s2. Com que velocidade mínima o homem deve começar a correr para pegar o ônibus? [J&K CET 2005] (a) 12 m/s (b) 14 m/s (c) 15 m/s (d) 16 m/s 84. Uma partícula se move ao longo do eixo x de acordo com a função 2)2()2(4 −+−= tatx Qual das seguintes alternativas é verdade? [J&K CET 2005] (a)A velocidade inicial da partícula é 4 (b) A aceleração da partícula é de 2a (c) A partícula está na origem em t = 0 (d) Nenhuma das alternativas 85. Um corpo que começa a partir do repouso com aceleração constante. A razão de distância percorrida pelo corpo durante o 5º segundo para aquela percorrida em 5 segundos é [Kerala PET 2005] (a) 25/09 (b) 3/5 (c) 25/09 (d) 1/25 86. O que determina a natureza do caminho seguido pela partícula [AFMC 2005] (a) Rapidez (b) Velocidade (c) Aceleração (d) calor Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 102 Movimento Relativo 1. Dois trens, cada um com 50 metros de comprimento, estão viajando em sentidos oposto com velocidade de 10 m/s e 15 m/s. O tempo de travessia é (a) s2 (b) s4 (c) s32 (d) s34 2. Um trem de 120 metros de comprimento está se movendo em uma direção com velocidade de 20 m/s. Um trem B movendo-se com 30 m/s na direção oposta e 130 m de comprimento cruza o primeiro trem em um tempo [CPMT 1996; Kerala PET 2002] (a) s6 (b) 36 s (c) 38 s (d) 200 s 3. 3. Um trem de 210 metros de comprimento está a deslocar-se para Norte a uma velocidade de 25m/s. Um pequeno pássaro está voando para o Sul um pouco acima do trem com velocidade de 5m/s. O tempo que o pássaro leva para atravessar o trem é [AMU (Med.) 2001] (a) s6 (b) s7 (c) s9 (d) s10 4. 4. Um jipe da polícia está perseguindo com velocidade de 45 km/h um ladrão em outro jipe em movimento com velocidade de 153 km/h. A polícia dispara uma bala com velocidade de 180 m/s. A velocidade com que vai atingir o carro do ladrão é [UBS 2003; CPMT 2004] (a) 150 m/s (b) 27 m/s (c) 450 m/s (d) 250 m/s 5. Um barco é enviado através de um rio com uma velocidade de 8 km/h. Se a velocidade resultante do barco for de 10 km/h, então a velocidade do rio é: [Pb. PET 2004] (a) 10 km/h (b) 8 km/h (c) 6 km/h (d) 4 km/h 6. Um trem de 150 metros de comprimento está indo em direção ao norte a uma velocidade de sec/10m . Um papagaio voa na velocidade da sec/5 m na direção sul paralela à linha férrea. O tempo levado pelo papagaio para atravessar o trem é [CBSE PMT 1992; BHU 1998] (a) 12 seg (b) 8 seg (c) 15 segundos (d) 10 seg 7. Um barco está se movendo com velocidade ji ˆ4ˆ3 + no rio e a água está se movendo com uma velocidade de com relação ao solo de ji ˆ4ˆ3 −− . A velocidade relativa do barco em relação à água é: [Pb. PET 2002] (a) ji ˆ8ˆ6 −− (b) ji ˆ8ˆ6 + (c) î8 (d) î6 8. A distância entre duas partículas está a diminuir ao ritmo de 6 m/seg. Se estas partículas viajarem com as mesmas velocidades (v1 e v2) e na mesma direção, então a separação aumenta à taxa de 4 m/seg. As partículas têm velocidades de [RPET 1999] (a) 5 m/sec ; 1 m/sec (b) 4 m/sec ; 1 m/sec (c) 4 m/sec ; 2 m/sec (d) 5 m/sec ; 2 m/sec 9. 9.Um barco move-se com uma velocidade de 5 km/h em relação à água num rio que corre com uma velocidade de 3 km/h e tem uma largura de 1 km. O tempo mínimo de uma viagem de ida e volta é de. [J.K CET 2005] (a)5 min (b) 60 min (c) 20 min (d) 30 min 10. Para um corpo que se move com velocidade relativística, se a velocidade for dobrada, então [Orissa JEE 2005] (a) Seu momento linear é dobrado (b) Seu momento linear será menos que o dobro (c) Seu momento linear será mais do que o dobro (d) Seu momento linear permanece inalterado 11. Um rio está fluindo de O para L com uma velocidade de 5 m/min. Um homem pode nadar em água parada com uma velocidade de 10 m/min. Em que direção o homem deve nadar de modo a tomar o Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 103 caminho mais curto possível para ir para o sul. [BHU 2005] (a) 30° com rio abaixo (b) 60° com rio abaixo (c) 120° com rio abaixo (d) Sul 12. Um trem está se movendo em direção ao leste e um carro está ao longo do norte, ambos com a mesma velocidade. A direção observada do carro para o passageiro no trem é [J & K CET 2004] (a) Direção Leste-Norte (b)Sentido Oeste-Norte (c) Direção Sudeste (d) Nenhuma dessas 13. Um trem expresso está se movendo com uma velocidade v1. Seu motorista descobre que outro trem está se movendo na mesma pista na mesma direção com velocidade v2. Para escapar da colisão, o motorista aplica uma desaceleração a no trem. o tempo mínimo para que os trens parem e assim não haja colisão será [RPET 2002] (a) a vv t 21 − = (b) 2 2 2 2 1 1 vv t − = (c) Nenhum (d) Ambos Movimento sob ação da gravidade 1. Uma pedra cai de um balão que está descendo a uma taxa uniforme de sm /12 . O deslocamento da pedra a partir do ponto de liberação após 10 segundos é (a) 490 m (b) 510 m (c) 610 m (d) 725 m 2. Um corpo A é projetado para cima com uma velocidade de sm /98 . O segundo corpo B é projetado para cima com a mesma velocidade inicial, mas após 4 segundos. Ambos os corpos se encontrarão depois (a) 6 seg (b) 8 seg (c) 10 seg (d) 12 seg 3. Dois corpos de massas diferentes am e bm são jogados de duas alturas diferentes a e b . A razão do tempo levado pelos dois para cobrir essas distâncias são [NCERT 1972; MP PMT 1993] (a) ba : (b) ab : (c) ba : (d) 22 : ba 4. Um corpo cai livremente do repouso. Ele cobre uma distância no último segundo de seu movimento igual a coberta nos primeiros três segundos. O corpo caiu por um tempo de [MNR 1998] (a) s3 (b) s5 (c) s7 (d) s9 5. Uma bola de ferro e uma bola de madeira do mesmo raio são lançadas da mesma altura no vácuo. Eles levam o mesmo tempo para chegar ao chão. A razão para isso é (a) Aceleração devido à gravidade no vácuo é a mesma, independentemente do tamanho e massa do corpo (b) Aceleração devido à gravidade no vácuo depende da massa do corpo (c) Não há aceleração devido à gravidade no vácuo (d) No vácuo há uma resistência oferecida ao movimento do corpo e essa resistência depende da massa do corpo 6. Um corpo é jogado verticalmente para cima. Se a resistência ao ar deve ser levada em conta, então o tempo durante o qual o corpo sobe é [RPET 2000; KCET 2001; DPMT 2001] (a) Igual ao tempo de queda (b) Menor do que o tempo de queda (c) Maior do que o tempo da queda (d) O dobro do tempo de queda massas das duas bolas decidirão o tempo 7. Uma pedra lançada do topo da torre toca o chão em 4 segundos. A altura datorre é cerca de [MP PET 1986; AFMC 1994; CPMT 1997; UBS 1998; DPMT 1999; RPET 1999; MH ESTE 2003] (a) m80 (b) m40 (c) m20 (d) m160 8. Um corpo é liberado do topo de uma torre de altura h. Leva um tempo t para chegar ao chão. Onde estará a bola após o tempo 2/t [NCERT 1981; MP PMT 2004] (a) em 2/h do chão (b) em 4/h do chão Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 104 (c) Depende da massa e do volume do corpo (d) em 4/3h do chão 9. Uma massa m desliza ao longo da parede de uma superfície semiesférica de raio R . A velocidade na parte inferior da superfície é [MP PMT 1993] (a) Rg (b) Rg2 (c) Rg2 (d) Rg 10. Um fio sem atrito AB é fixado em uma esfera do raio R. Uma bola esférica muito pequena escorrega neste fio. O tempo que esta bola passa para escorregar de A para B é (a) cos 2 g gR (b) g gR cos .2 (c) g R 2 (d) cosg gR 11. Um corpo está escorregando de um plano inclinado de altura h e comprimento l . Se o ângulo de inclinação é , o tempo levado pelo corpo para vir de cima para a parte inferior deste plano inclinado é (a) g h2 (b) g l2 (c) g h2 sin 1 (d) g h2 sin s 12. Gotas de água caem em intervalos regulares de uma torneira que está m5 acima do solo. A terceira gota deixa a torneira no instante em que a primeira gota toca o chão. Quão longe acima do solo esta a segunda gota naquele instante [CBSE PMT 1995] (a) 2,50 m (b) 3,75 m (c) 4,00m (d) 1,25m m 13. Um foguete é disparado para cima da superfície da Terra de tal forma que cria uma aceleração de 19,6 m/seg2. Se após 5 segundos seu motor for desligado, a altura máxima do foguete da superfície da Terra seria [MP PET 1995] (a) 245 m (b) 490 m (c) 980 m (d) 735 m 14. Um corpo começa a cair livremente sob a ação da gravidade. As distâncias cobertas por ele no primeiro, segundo e terceiro segundo estão na razão [MP PET 1997; RPET 2001] (a) 5:3:1 (b) 3:2:1 (c) 9:4:1 (d) 6:5:1 15. Um corpo caindo por 2 segundos cobre uma distância S igual à coberta no segundo seguinte. Tomando == Ssmg ,/10 2 [EAMCET (Engg.) 1995] (a) 30 m (b) 10 m (c) 60m (d) 20m m 16. Qual a velocidade que uma bola deve ser projetada verticalmente de modo que a distância coberta por ela em 5 seg é o dobro da distância que cobre em seu 6º segundo )/10( 2smg = [CPMT 1997; MH ESTE 2000] (a) 58,8 m/s (b) 49 m/s (c) 65 m/ss (d) 19,6 m/s m h8 17. O tempo levado por um bloco de madeira (inicialmente em repouso) para deslizar por um plano inclinado suave de 9,8 m de comprimento (ângulo de inclinação é ) o30 é [JIPMER 1999] (a) sec 2 1 (b) 2 segundos (c) 4 segundos (d) 1 seg 18. Um corpo é jogado verticalmente para cima com uma velocidade u. Encontre a declaração verdadeira [Kerala 2001] (a) Tanto a velocidade quanto a aceleração são zero em seu ponto mais alto (b) Velocidade é máxima e aceleração é zero no ponto mais alto M R B U m O R C 30° Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 105 (c) A velocidade é máxima e a aceleração é g para baixo no seu ponto mais alto (d) A velocidade é zero no ponto mais alto e a altura máxima atingida é gu 2/2 19. Um número muito grande de bolas são lançadas verticalmente para cima em rápida sucessão de tal forma que a próxima bola é lançada quando a anterior está na altura máxima. Se a altura máxima for de 5m, o número de bola lançada por minuto é (take 210 −= msg ) [KCET 2002] (a) 120 (b) 80 (c) 60 (d) 40 20. A aceleração devido à gravidade no planeta A é 9 vezes a aceleração devido à gravidade no planeta B. Um homem pula a uma altura da superfície m2 de A. Qual é a altura do salto da mesma pessoa no planeta B [CBSE PMT 2003] (a) 18m (b) 6m (c) m 3 2 (d) m 9 2 21. Um balão está subindo verticalmente com uma velocidade de 29 ms–1. Uma pedra é lançada e atinge o chão em 10 segundos. A altura do balão quando a pedra foi lançada é (g = 9,8 ms–2) [KCET 2004] (a) 100 m (b) 200 m (c) 400m (d) 150m m 22. Duas bolas do mesmo tamanho, mas a densidade de uma é maior que a da outra são lançadas da mesma altura, então qual bola chegará primeiro à terra (a resistência ao ar é insignificante) [J & K CET 2004] (a) Bola pesada (b) Bola leve (c) Ambos simultaneamente (d) Vai depender da densidade das bolas 23. A aceleração efetiva de um corpo, quando lançada para cima com aceleração a será: [Pb. PMT 2004] (a) 2ga − (b) 22 ga + (c) )( ga − (d) )( ga + 24. Um pára-quedista depois de saltar cai 50 m sem atrito. Quando o pára-quedas abre, ele desacelera a 2 m/s2. Ele chega ao chão com uma velocidade de 3 m/s.s m Em que altura, ele saltou? [AiEEE 2005] (a) 293 m (b) 111 m (c) 91 m (d) 182 m 25. Quando uma bola é lançada verticalmente com velocidade oV , ela atinge uma altura máxima de 'h'. Se alguém deseja triplicar a altura máxima, então a bola deve ser lançada com velocidade [AIIMS 2005] (a) oV3 (b) oV3 (c) oV9 (d) oV2/3 26. Um objeto começa a deslizar sobre um plano inclinado sem atrito e da mesma altura outro objeto começa a cair livremente [RPET 2000] (a) Ambos alcançarão com a mesma velocidade (b) Ambos alcançarão com a mesma aceleração (c) Ambos alcançarão ao mesmo tempo (d) Nenhum dos acima 1. A variação da velocidade de uma partícula com o tempo se movendo ao longo de uma linha reta é ilustrada na figura a seguir. A distância percorrida pela partícula em quatro segundos é [NCERT 1973] (a) 60 m (b) 55 m (c) 25 m (d) 30 m 2. O deslocamento de uma partícula em função do tempo é mostrado na figura. A figura mostra que [CPMT 1970, 86] 1 2 3 4 0 10 20 30 V el o ci d a d e (m /s )) Tempo em segundo Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 106 (a) A partícula começa com certa velocidade, mas o movimento é retardado e finalmente a partícula pára (b) A velocidade da partícula é constante em todo (c) A aceleração da partícula é constante por toda parte. (d) A partícula começa com velocidade constante, então o movimento é acelerado e finalmente a partícula se move com outra velocidade constante 3. Uma bola é lançada verticalmente para cima. Qual dos gráficos a seguir representa o gráfico da velocidade da bola em função do tempo durante seu vôo (a resistência do ar é negligenciada) [CPMT 1993; AMU (Engg.) 2000] (a) a (b) b (c) c (d) d 4. O gráfico entre o deslocamento x e tempo t para uma partícula movendo-se em linha reta é mostrado na figura. Durante o intervalo BCABOA ,, e CD , a aceleração da partícula é [CPMT 1986] (a) Positiva no trecho OA (b) A aceleração é nula em AB (c) A aceleração é negativa em BC (D) A aceleração é nula em CD 5. O gráfico v x 𝑡 de um objeto em movimento é mostrado na figura. A aceleração máxima é [NCERT 1972] (a) 2sec/1 ccm (b) 2sec/2cm (c) 2sec/3 cm (d) 2sec/6 cm 6. O gráfico de deslocamento versus tempo para um corpo movendo-se em linha reta é mostrado na figura. Qual das seguintes regiões representa o movimento quando nenhuma força está agindo sobre o corpo [NCERT 1971] 0 10 20 30 D es lo ca m e n to 40 20 10 Tempo em segundo T V a T V (b) T V (c) T V (d) d O A B C D t Tempo T D es lo ca m e n to 80 60 40 20 0 20 30 40 50 60 70 80 10 V el o ci d a d e (c m /s ) Tempo(s.) X (m) B C D E Tempo T (s) Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 107 (a) ab(b) bc (c) cd (d) de 7. O gráfico 𝑥 𝑣𝑒𝑟𝑠𝑠𝑢𝑠 𝑡 mostrado na figura representa [CPMT 1984] (a) Velocidade constante (b)A velocidade do corpo está continuamente mudando (c) Velocidade instantânea (d) O corpo viaja com velocidade constante até o tempo 1t e, em seguida, para. 8. Uma elevação está subindo. A variação na velocidade do elevador é como dada no gráfico. Qual é a altura para que o elevador leva os passageiros [IIT 1970] (a) 3.6 m (b) 28.8 m (c) 36.0 m (d) Não pode ser calculado a partir do gráfico acima 9. O gráfico da velocidade em função do tempo de um corpo movendo-se em linha reta é mostrado na figura. O deslocamento e a distância percorrida pelo corpo em 6 segundos são, respectivamente, (a) 8m, 16m (b) 16m, 8m (c) 16m, 16m (d) 8m, 8m 10. O gráfico da velocidade (v-t) gráfico para um objeto em movimento é mostrado na figura. Deslocamento total do objeto durante o intervalo de tempo quando há aceleração e retardação não-zero [Kerala PMT 2005] (a) 60 m (b) 50 m (c) 30m m (d) 40 m 11. As figuras (i) e (ii) abaixo mostram os gráficos do deslocamento em função do tempo de duas partículas movendo-se ao longo do eixo x. Podemos dizer que [Kurukshetra CEE 1996] D es lo ca m e n to (m ) Tempo (s) t1 Tempo (s) V el o ci d a d e (m /s ) 10 12 2 3. 6 0 1 2 3 4 5 1 2 3 1 2 3 4 5 6 T(s) V (m /s ) 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 T (s) (m/s) Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 108 (a) Ambas as partículas estão tendo um movimento uniformemente acelerado (b) Ambas as partículas estão tendo um movimento uniformemente retardado (c) A partícula(i)está tendo um movimento uniformemente acelerado enquanto a partícula (ii) está tendo um movimento uniformemente retardado (d) A partícula(i)está tendo um movimento uniformemente retardado enquanto a partícula (ii) está tendo um movimento uniformemente acelerado 12. Para o gráfico da velocidade versus tempo mostrado na figura abaixo a distância coberta pelo corpo nos últimos dois segundos de seu movimento é qual fração da distância total percorrida por ele em todo o movimento (a) 2 1 (b) 4 1 (c) 3 1 (D) 3 2 13. No gráfico a seguir, a distância percorrida pelo corpo em metros é [EAMCET 1994] (a) 200 (b) 250 (c) 300 (D) 400 14. A curva da velocidade em função do tempo para um corpo projetado verticalmente para cima é (a) Parábola (b) Elipse (c) Hipérbole (d) Linha reta 15. O gráfico do deslocamento em função do tempo da partícula móvel é mostrado abaixo A velocidade instantânea da partícula é negativa no ponto [CBSE PMT 1994] (a) D (b) F (c) C (d) E X T (i) (ii) T X 10 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 V el o ci d a d e (m / s) Tempo (s) 15 10 5 0 10 20 30 40 Tempo (s) v m /s X E C D E F D es lo ca m e n to s Tempo T Movimento em Uma Dimensão Laerte Pereira/Helton Lima 109