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FÍSICA F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Professor(a): Tadeu Carvalho assunto: Mruv frente: FísiCa i 005.513 – 131457/18 AULAS 03 A 06 EAD – ITA/IME Resumo Teórico Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) a (t) → constante I. a dv dt dv a dt t v v = → = =∫∫ . (t ) 0 0 0 0 v – v 0 = a · t v = v 0 + at Supor t 0 = 0 ou v = v 0 + a(t – t 0 ) Se t 0 ≠ 0 II. v dx dt dx v= → = . dt dx = (v 0 + at) · dt dx v dt a t dt t x x t = + =∫∫ ∫0 0 0 0 0 0. . (t ) x x v t a t− = +0 0 2 2 . . x x v t at= + +0 0 2 2 . Supor t 0 = 0 ou x x v t t a t t= + −( ) + −( )0 0 0 0 21 2 . Se t 0 ≠ 0 III. a dv dt a dv dx dx dt a dv dx v= → = → =. . v dv a dx v v a x x x x v v . .= → − = −( )∫∫ 00 2 0 2 0 2 2 v2 = v2 0 + 2 · a · (x – x 0 ) Neste item, pode-se generalizar essa expressão para alguns casos em que a ≠ cte; basta conhecer a aceleração como função da posição: a = a(x), situação comum em problemas que envolvem molas. Assim: v dv a dx x x v v . .= ∫∫ 00 a ≠ cte e a = a(x) v v a x x2 0 2 2 2 0 − = ∫ (x) . dx v v a x x 2 0 2 2 0 = + ∫. (x) . dx ou v2 = v20 + 2 · Área Observação: Se a(x) é conhecido graficamente: a xxx 0 Área ≅ ∫ a x x (x) . dx 0 Também é possível escrever as equações do movimento retilíneo sob aceleração constante através de: ∆t t 0 v 0 a v t x 0 x x ∆x Grandezas Dx (variação do espaço) Dt (variação do tempo) v (velocidade final do movimento) v 0 (velocidade inicial do movimento) a (aceleração) 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 005.513 – 131457/18 É possível relacionar essas cinco grandezas em cinco equações distintas, onde em cada uma das equações uma das grandezas não comparece: (EQ) (∅) (1) v = v0 + a Dt Dx (2) Dx = v0 · Dt + 1 2 a · Dt2 v (3) Dx = v · Dt – 1 2 a · Dt2 v 0 (4) V2 = v20 + 2 · a · Dx Dt (5) ∆ ∆ s t = 1 2 (v + v 0 ) a Exercícios 01. (ITA/1980) Um móvel A parte da origem O com velocidade nula no instante t 0 = 0 e percorre o eixo O x com aceleração constante a. Após um intervalo de tempo Dt contado a partir da saída de A, um segundo móvel B parte de O com uma aceleração igual a na, sendo n > 1. B alcançará A no instante: A) t n n t= − 1 ∆ B) t n n t= + 1 ∆ C) t n n t= − 1 ∆ D) t n n t= − + 1 1 ∆ E) t n n t= + 1 ∆ 02. (ITA/1983) Um móvel parte da origem do eixo x com velocidade igual a 3 m/s. No instante t = 6 s, o móvel sofre uma aceleração α = –4 m/s2. A equação horária a partir do instante t = 6 s será: A) x = 3t – 2t2 B) x = 18 – 2t2 C) x = 18 + 3t – 2t2 D) x = –72 + 27t – 2t2 E) x = 27t – 2t2 03. Um carro percorre a linha O x com movimento uniformemente acelerado. Nos instantes t 1 e t 2 , suas posições são x 1 e x 2 , respectivamente. Mostre que a aceleração do carro é: a x t x t t t t t = − − 2 2 1 1 2 1 2 2 1 ( ) ( ) Suponha que em t = 0, x = 0. 04. (ITA) De uma estação parte um trem A com velocidade V A = 80 km/h. Depois de um certo tempo, parte desta mesma estação um outro trem B com velocidade V B = 100 km/h, no mesmo sentido de A e sobre os mesmos trilhos. Depois de certo tempo de percurso, o maquinista de B verifica que seu trem se encontra a 3 km de A. A partir desse instante ele aciona os freios, comunicando ao trem B uma aceleração a = – 50 km/h2. Nestas condições: A) não houve encontro dos trens. B) depois de 2 h, o maquinista do trem B nota que a distância que o separa de A é de 64 km. C) houve encontro dos trens depois de 12 min. D) houve encontro dos trens depois de 36 min. E) n.d.a. 05. (CLCL/1968) Você filma a partida de um carro Fórmula 1 em competição. Ao revelar o filme, você observa que: I. ao iniciar a filmagem, o carro já tinha uma velocidade inicial; II. a aceleração do carro foi constante durante os 8 s que durou a filmagem; III. durante o quarto segundo da filmagem o carro percorreu 36 m, e durante o sexto segundo ele percorreu 48 m; IV. o carro se moveu em um único sentido. Qual a velocidade do carro, em m/s, ao iniciar a filmagem? 06. Dois automóveis saíram ao encontro do outro, das cidades A e B, com iguais velocidades em grandeza e com acelerações iguais a 2 m/s2. A aceleração do automóvel que saiu de A estava o tempo todo dirigida a A e a do automóvel que saiu em B, dirigida a B. Com que atraso saiu um destes automóveis, se um terceiro automóvel que se movia com velocidade constante de 20 m/s presenciou ambos os encontros dos dois primeiros automóveis? 07. Um automóvel, tendo uma velocidade inicial zero, desloca-se por um caminho reto, primeiro com uma aceleração de 5 m/s2, depois, com uma velocidade uniforme e, finalmente, reduzindo sua velocidade com a mesma aceleração até parar. O tempo total do movimento foi 25 s e a velocidade média do percurso foi de 20 m/s. Determine o tempo em que o automóvel se movimentou com velocidade constante. 08. Um motorista tem tempo de reação próximo de 0,7 segundo (intervalo de tempo entre a percepção do sinal para parar e a reação de pisar os freios). A máxima desaceleração de um automóvel, em certa pista, é 5 m/s2. Determine o percurso total entre a percepção do sinal e a parada, supondo que o veículo tenha velocidade inicial de 20 m/s. 09. Se a posição de um objeto é dada por x = 2t3, x dado em metros e t em segundos: A) determine a velocidade e a aceleração médias entre t = 1s e t = 2s. B) determine as velocidades e acelerações instantâneas em t = 1 s e t = 2 s. C) compare as grandezas médias e instantâneas e, em cada caso, explique por que a maior é maior. 10. A posição de uma partícula ao longo do eixo x depende do tempo, de acordo com a equação X = At2 – Bt3, sendo x em metros e t em segundos. A) Quais as unidades SI de A e B? Para o que se segue, sejam 3 e 1, respectivamente, os valores de A e B em unidades SI. B) Em que instante a partícula alcança sua posição positiva máxima em x? C) Qual o percurso total realizado pela partícula nos primeiros quatro segundos? D) Qual o seu deslocamento nos primeiros quatro segundos? E) Qual a velocidade da partícula ao final de cada um dos quatro primeiros segundos? F) Qual a aceleração da partícula no final de cada um dos quatro primeiros segundos? G) Qual a velocidade média no intervalo de tempo de t = 2 s a t = 4s? 3 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 005.513 – 131457/18 Módulo de estudo 11. Em um jogo eletrônico, um ponto luminoso está programado para cruzar a tela de acordo com a equação x = 9,00 t – 0,750t3, sendo x a distância, em centímetros, medida a partir da borda esquerda da tela e t o tempo em segundos. Quando o ponto alcança uma das bordas, seja x = 0 ou x = 15 cm, ele recomeça o movimento. A) Em que instante, após a partida, o ponto estará instantanea- mente em repouso? B) Onde isso ocorrerá? C) Qual sua aceleração nesse instante? D) Em que sentido ele se moverá no instante seguinte, depois de parar? E) Quando ele sairá da tela? 12. Para decolar, um avião a jato necessita alcançar, ao final da pista, a velocidade de 360 km/h. Supondo que a aceleração seja constante e a pista tenha 1,8 km, qual a aceleração mínima necessária a partir do repouso? 13. A cabeça de uma cascavel pode acelerar a 50 m/s2 ao atacar uma vítima. Se um carro pudesse fazer o mesmo, em quanto tempo ele alcançaria a velocidade escalar de 100 km/h a partir do repouso? 14. Solta-se uma bola de chumbo, em uma piscina, a partir de uma prancha de mergulho que está a 2,6 m acima da água. A bola penetra na água com certa velocidade, atingindo o fundo com esta mesma velocidade 0,97 s depois de largada. A) Qual a profundidade da piscina? B) Suponha que toda a água da piscina seja esgotada e que a bola seja lançada da mesma prancha, alcançando o fundo em 0,97 s. Qual a velocidade inicial da bola? 15. O gráfico dado mostra a variação da velocidade(v) com o deslocamento (x). 0 v xx0 v0 Qual, dos gráficos a seguir, representa corretamente a variação da aceleração (a) com deslocamento (x): A) 0 x a B) 0 x a C) 0 x a D) 0 x a Gabarito 01 02 03 04 05 A D – C * 06 07 08 09 10 20 s 15 s 54 m * * 11 12 13 14 15 * * * * A * 05: a = 6 m/s2 e V 0 = 15 m/s 09: A) 18 m/s2 B) 24 m/s2 C) A grandeza instantânea é, normalmente, menor que a média. 10: A) A = m/s2 e B = m/s3 B) t A B = 2 3 C) x = A · (4)2 + (–B) · (4)3 D) Mesmo valor do item C. E) V = 2AT – 3Bt2 F) a = 2A – 6Bt G) V S tm = ∆ ∆ 11: A) t = 2 s B) 12 cm C) – 9 m/s2 D) Para a direita. E) Quando estiver em uma das bordas. 12: a = 36.000 m/s2 13: t s= 5 9 14: |V 0 | = 0,31 m/s – Demonstração. Anotações SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: TADEU CARVALHO DIG.: NAILTON – REV.: SARAH
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