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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES ________________________________________________________________________________________________________ Halliday, Resnick, Walker - Fund.de Física 1 - 8a Ed. - LTC - 2009. Cap. 02 – Movimento Retilíneo 1 HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 8.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 2008. FÍSICA 1 CAPÍTULO 2 – MOVIMENTO RETILÍNEO 01. Um automóvel viaja em uma estrada retilínea por 40 km a 30 km/h. Em seguida, continuando no mesmo sentido, percorre outros 40 km a 60 km/h. (a) Qual é a velocidade média do carro durante este percurso de 80 km? (Suponha que o carro se move no sentido positivo de x.) (b) Qual é a velocidade escalar média? (c) Trace o gráfico de x em função de t e mostre como calcular a velocidade média a partir do gráfico. (Pág. 33) Solução. (a) A velocidade média (vm) no percurso total corresponde à razão entre o deslocamento total (∆x12) e o intervalo de tempo total (∆t): 12 1 2 1 2 1 2 2 m x x x xv t t t t t ∆ ∆ + ∆ ∆ = = = ∆ ∆ + ∆ ∆ + ∆ (1) Na Eq. (1), as grandezas com índice 1 referem-se à primeira etapa da viagem e as com índice 2 à segunda etapa da viagem, como descrito no enunciado. O termo 2∆x é devido à igualdade entre ∆x1 e ∆x2. Em relação às etapas da viagem, suas velocidades médias valem: 1 1 m xv t ∆ = ∆ 2 2 m xv t ∆ = ∆ Explicitando o tempo de cada etapa, teremos: 1 1m xt v ∆ ∆ = (2) 2 2m xt v ∆ ∆ = (3) Substituindo (2) e (3) em (1): ( )( ) ( ) ( ) 1 2 2 1 1 2 2 30 km/h 60 km/h22 60 km/h 30 km/h m m m m m m m v vxv x x v v v v ∆ = = = ∆ ∆ + ++ 40 km/hmv = O estudante deve ter percebido que o cálculo da velocidade média é função apenas das velocidades médias de cada uma das etapas. Isso é conseqüência da igualdade entre os deslocamentos envolvidos nessas etapas. (b) A velocidade escalar média (vem) é a razão entre a distância total percorrida (s) e o intervalo de tempo (∆t). No presente caso, temos s = ∆x12. Portanto: Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES ________________________________________________________________________________________________________ Halliday, Resnick, Walker - Fund.de Física 1 - 8a Ed. - LTC - 2009. Cap. 02 – Movimento Retilíneo 2 12em m xsv v t t ∆ = = = ∆ ∆ 40 km/hemv = (c) No gráfico a seguir são mostrados os deslocamentos e intervalos de tempo parciais e totais. A linha I corresponde à primeira etapa da viagem e a II à segunda etapa. A linha tracejada III corresponde ao trajeto total. As declividades dessas correspondem às velocidades médias dos trajetos correspondentes. t (h)1 2 40 80 x (km) ∆x2 ∆x1 ∆t1 ∆t2 ∆x12 ∆t12 I IIIII
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