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MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME Inicie os estudos assistindo a este vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=a7RxDGo8Zks Leia na sua apostila de Física, em Cinemática, os Conceitos Iniciais e pratique as atividades de fixação deste tópico. Na próxima aula vou tirar dúvidas deste assunto e fixar os exercícios. MRU Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) é o movimento que ocorre com velocidade constante em uma trajetória reta. Desta forma, em intervalos de tempos iguais o móvel percorre a mesma distância. Um exemplo de MRU é quando estamos viajando em uma estrada plana e reta e o velocímetro indica sempre a mesma velocidade. Para continuar os estudos assista este vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=1szfg-VovbM&list=PLzjR7HXQnrcf1rHb6E33Rbo5xP7ZbMM6s&index=4 Velocidade média O valor da velocidade média é encontrado dividindo-se a variação do espaço pelo intervalo de tempo. onde, vm: velocidade média (m/s) Δs: variação do espaço (m) t: intervalo de tempo (s) Velocidade instantânea A velocidade instantânea é o valor da velocidade para um intervalo de tempo extremamente pequeno. Representada por v, é a velocidade que vemos no velocímetro do carro. O velocímetro indica a velocidade instantânea No movimento retilíneo uniforme a velocidade média apresenta o mesmo valor da velocidade instantânea, ou seja: Vm = v Função horária da posição https://www.youtube.com/watch?v=a7RxDGo8Zks https://www.youtube.com/watch?v=1szfg-VovbM&list=PLzjR7HXQnrcf1rHb6E33Rbo5xP7ZbMM6s&index=4 A função horária da posição é encontrada substituindo Δs por s - s0 na equação da velocidade. Assim, temos: Isolando s, encontramos a função horária da posição do MRU: S = S0 + V.t Onde, s: posição final s0: posição inicial v: velocidade t: tempo MRU - Gráfico da velocidade em função do tempo Como no MRU a velocidade é constante, o gráfico da velocidade em função do tempo será representado por uma reta paralela ao eixo do tempo. MRU - Gráfico da posição em função do tempo A função horária da posição é uma função do primeiro grau, logo seu gráfico será uma reta. Para entender melhor estes gráficos assista este vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=7PzV7SUibhs https://www.youtube.com/watch?v=7PzV7SUibhs EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1) A distância entre as cidades de Triste e Alegre é de 300km. Qual a velocidade média de um carro que saiu de Triste e chegou em Alegre em 5 horas? Solução 2) Um nadador, em nado livre, percorre a distância de 100m em um tempo de 50s. Considerando sua velocidade constante durante todo o percurso, determine: a) a velocidade média b) a velocidade instantânea Solução a) A velocidade média é igual a: b) Como o movimento é MRU o valor da velocidade instantânea também será igual a 2m/s. 3) Um determinado móvel está se deslocando em uma trajetória retilínea (MRU) segundo a função horária S = 4 + 28t. Pede-se: a) Determinar seu posição inicial (So). b) A velocidade do móvel no instante t = 2s. c) A posição do móvel no instante t=3s. d) A variação de espaço nos 5 primeiros segundos. Solução a) Como S = So + v.t e temos S = 4 + 28t , S0 = 4m. b) Como o móvel está em MRU, sua velocidade é constante. Se S = 4 + 28t, v = 28 m/s. S = S0 + v.t e temos c) S = 4 + 28t, para t = 3s basta substituirmos, S = 4 + 28 . 3 = 88m. d) Basta acharmos S5. Pela função temos S5 = 4 + 28 . 5 = 144m. 4) Um móvel em movimento retilíneo uniforme apresenta a seguinte função horária s = 20 + 3t. Considerando que os valores estão no sistema internacional de unidades, determine: a) a posição do móvel no instante inicial do movimento b) a sua posição após 50 s Solução a) Comparando a função dada com a função horária, vemos que o valor da posição inicial é igual a 20m. b) Para encontrar a posição pedida, devemos substituir o valor de t na função. Desta forma temos s = 20 + 3 . 50 = 170m 5) A partir do gráfico abaixo, escreva a função horária da posição para o móvel que executa movimento uniforme. a) S = 50 + 5.t b) S = 50 + 15.t c) S = 50 – 5.t d) S = 50 + 10.t e) S = 50 – 8.t Solução Analisando o gráfico, temos: • Posição inicial: S0 = 50 m; • Tempo até atingir a posição 0: t = 10 s; • Tipo de movimento: Reta decrescente indica movimento retrógrado, logo, a velocidade é negativa. A partir da definição de velocidade média, podemos determinar a velocidade do móvel: v = Δs Δt v = (0 – 50) 10 v = - 5m/s De posse da velocidade, podemos determinar a função horária da posição para esse móvel. S = S0 + v.t S = 50 – 5.t Gab: Letra C 6) Um homem sai da posição 15m de uma pista de caminhada e anda até a posição 875m mantendo uma velocidade constante de 2m/s. Sabendo disso, determine o tempo gasto para completar a caminhada. a) 430 s b) 320 s c) 450 s d) 630 s e) 530 s Solução Do enunciado da questão, temos: S0 = 15 m S = 875 m v = 2 m/s A partir da função horária da posição para o movimento uniforme, podemos escrever que: S = S0 + v.t 875 = 15 + 2.t 875 – 15 = 2.t 2.t = 860 t = 430 Gab: Letra A 7) Determine o tempo necessário para que os móveis da figura a seguir se encontrem. a) 2h b) 3h c) 4h d) 5h e) 6h Solução Escrevendo a função horária da posição do movimento uniforme para os corpos A e B, temos: SA = S0 + v.t → SA = 0 + 30.t → SA = 30.t SB = S0 – v.t → SB = 400 – 50.t Sabendo que no momento do encontro SA = SB, temos: SA=SB 30.t = 400 – 50.t 50.t + 30.t = 400 80.t = 400 t = 400 80 t = 5 h Gab: Letra D 8) (AFA) Considere dois veículos deslocando-se em sentidos opostos em uma mesma rodovia. Um veículo tem velocidade escalar de 72km/h e o outro de 108km/h, em módulo. Um passageiro, viajando no veículo mais lento, resolve cronometrar o tempo decorrido até que os veículos se cruzem e encontra o intervalo de 30 segundos. A distância, em km, de separação dos veículos, no início da cronometragem, era de: a) 0,5 km b) 1,5 km c) 2 km d) 2,5 km Solução Adotando que o veículo mais lento executa seu movimento de acordo com o sentido positivo da trajetória e sendo x a distância que separa os dois veículos no início da cronometragem, temos: Veículo mais lento: Velocidade: v = 72 km/h ÷ 3,6 = 20 m/s (Dividimos por 3,6 passar km/h para m/s) Função horária da posição: S = S0 + v.t → S = 0 + 20.t → S = 20.t Veículo mais rápido: Velocidade: v = 108 Km/h ÷ 3,6 = 30 m/s Função horária da posição: S' = S'0 + v.t → S' = x – 30.t No momento do encontro dos móveis, as posições S e S' são iguais: S=S' 20.t = x – 30.t 20.t + 30.t = x x = 50.t Sabendo que o encontro dos móveis ocorre em 30 s, temos: x = 50.30 x = 1500 m = 1,5 km Gab: Letra B Pratique os exercícios de fixação sobre Velocidade Média da sua apostila, em seguida faça os de baixo. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1) (PUC-MG) Um homem, caminhando na praia, deseja calcular sua velocidade. Para isso, ele conta o número de passadas que dá em um minuto, contando uma unidade a cada vez que o pé direito toca o solo, e conclui que são 50 passadas por minuto. A seguir, ele mede a distância entre duas posições sucessivas do seu pé direito e encontra o equivalente a seis pés. Sabendo que três pés correspondem a um metro, sua velocidade, suposta constante, é: a) 3 km/h b) 4,5 km/h c) 6 km/h d) 9 km/h e) 10 km/h 2) (Fatec) A tabela fornece, em vários instantes, a posição s de um automóvel em relação ao km zeroda estrada em que se movimenta. A função horária que nos fornece a posição do automóvel, com as unidades fornecidas, é: a) s = 200 + 30t b) s = 200 – 30t c) s = 200 + 15t d) s = 200 – 15t e) s = 200 – 15t2 3) (G1) O gráfico da função horária S = v . t, do movimento uniforme de um móvel, é dado ao a seguir. Pode-se afirmar que o móvel tem velocidade constante, em m/s, igual a: a) 4 b) 2 c) 0,10 d) 0,75 e) 0,25 4) (Mackenzie) A figura mostra, em determinado instante, dois carros A e B em movimento retilíneo uniforme. O carro A, com velocidade escalar 20m/s, colide com o B no cruzamento C. Desprezando as dimensões dos automóveis, a velocidade escalar de B é: a) 12 m/s b) 6 m/s c) 10 m/s d) 4 m/s e) 8 m/s 5) (UFSM-RS) No instante em que um índio dispara uma flecha contra a sua presa, que se encontra a 14m de distância, ela corre, tentando fugir. Se a flecha e a presa se deslocam na mesma direção e no mesmo sentido, com velocidades de módulos 24m/s e 10m/s, respectivamente, o intervalo de tempo levado pela flecha para atingir a caça, em segundos, é: a) 0,5 b) 1 c) 1,5 d) 2 e) 2,5 6) (Mackenzie) Uma partícula descreve um movimento retilíneo uniforme, segundo um referencial inercial. A equação horária da posição, com dados no S . I., é x = – 2 + 5t. Neste caso podemos afirmar que a velocidade escalar da partícula é: a) – 2 m/s e o movimento é retrógrado. b) – 2 m/s e o movimento é progressivo. c) 5 m/s e o movimento é progressivo d) 5 m/s e o movimento é retrógrado. e) – 2,5 m/s e o movimento é retrógrado. 7) (Unitau) Uma motocicleta com velocidade constante de 20m/s ultrapassa um trem de comprimento 100m e velocidade 15m/s. A duração da ultrapassagem é: a) 5 s. b) 15 s. c) 20 s. d) 25 s. e) 30 s. 8) (Unitau) Uma motocicleta com velocidade constante de 20m/s ultrapassa um trem de comprimento 100m e velocidade 15m/s. O deslocamento da motocicleta durante a ultrapassagem é: a) 400 m. b) 300 m. c) 200 m. d) 150 m. e) 100 m. 9) (Pucsp) Duas bolas de dimensões desprezíveis se aproximam uma da outra, executando movimentos retilíneos e uniformes (veja a figura). Sabendo-se que as bolas possuem velocidades de 2m/s e 3m/s e que, no instante t = 0, a distância entre elas é de 15m, podemos afirmar que o instante da colisão é a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 10) (Unaerp) Um trem percorre uma via no sentido norte-sul, seu comprimento é 100m e sua velocidade de 72km/h. Um outro trem percorre uma via paralela no sentido sul-norte com velocidade de 72km/h. Considere o instante t = 0 aquele que os trens estão com as frentes na mesma posição. O tempo que o segundo trem leva para ultrapassar totalmente o primeiro é de 6s. O comprimento do segundo trem é: a) 42 m. b) 58 m. c) 240 m. d) 140 m. e) 100 m. GABARITO 1-C 2-D 3-E 4-A 5-B 6-C 7-C 8-A 9-C 10-D ATIVIDADES COMPLEMENTARES 1) A tabela registra dados do deslocamento x em função do tempo t, referentes ao movimento retilíneo uniforme de um móvel. Qual é a velocidade desse móvel? a) 1,0 m/s b) 1,5 m/s c) 3 m/s d) 9 m/s e) 27 m/s 2) Um automóvel percorre uma estrada com função horária s = – 40 + 80t, onde s é dado em km e t em horas. O automóvel passa pelo km zero após: a) 1,0 h. b) 1,5 h. c) 0,5 h. d) 2,0 h. e) 2,5 h. 3) Duas partículas A e B movem-se numa mesma trajetória, e o gráfico a seguir indica suas posições (s) em função do tempo (t). Pelo gráfico podemos afirmar que as partículas: a) movem-se no mesmo sentido; b) movem-se em sentidos opostos; c) no instante t = 0, encontram-se a 40 m uma da outra; d) movem-se com a mesma velocidade; e) não se encontram. 4) Dois móveis A e B, ambos com movimento uniforme percorrem uma trajetória retilínea conforme mostra a figura. Em t = 0, estes se encontram, respectivamente, nos pontos A e B na trajetória. As velocidades dos móveis são vA = 50 m/s e vB = 30 m/s no mesmo sentido. Em qual ponto da trajetória ocorrerá o encontro dos móveis? a) 200 m b) 225 m c) 250 m d) 300 m e) 350 m 5) No gráfico, representam-se as posições ocupadas por um corpo que se desloca numa trajetória retilínea, em função do tempo. Pode-se, então, afirmar que o módulo da velocidade do corpo a) aumenta no intervalo de 0s a 10s. b) diminui no intervalo de 20s a 40s. c) tem o mesmo valor em todos os diferentes intervalos de tempo. d) é constante e diferente de zero no intervalo de 10s a 20s. e) é maior no intervalo de 0s a 10s.
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