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aula 02

Movimento Uniformemente Variado

Função horária da velocidade

Este movimento consiste em ter a velocidade variando uniformemente em função do tempo e uma aceleração constante, podendo ser positiva ou negativa dependendo do referencial.

\[V~=~v_0~+~a~·~t\]

Função horária do espaço

Com a equação horária do espaço é possível determinar a posição momentânea de um móvel e a variação escalar do espaço com o decorrer do tempo. Sendo a equação horária da velocidade uma função linear, têm-se por dedução que a função horária do espaço tem dependência quadrática com o tempo, como visto abaixo:

\[S~=~S_0~+~v_0~+~\frac{a{{t}^{2}}}{2}\]

Equação de Torricelli

O uso da equação de Torricelli é pertinente quando no problema não há a variável tempo. Em outras palavras, a equação de Torricelli é uma terceira equação obtida a partir da combinação das equações horárias de espaço e tempo, em que a velocidade final independe do tempo.

\[v^{2}~=~v_{0}^{2}~+~2~~a~·~Δs\]

v = Velocidade final do móvel;

v\(_0\) = Velocidade inicial do móvel;

a = Aceleração (constante);

t = Tempo decorrido;

∆s = Variação do espaço;

s = Posição final do móvel;

s\(_0\) = Posição inicial do móvel;

Gráficos do Movimento Uniformemente Variado

Gráfico v x t, crescente (aceleração positiva);

Gráfico v x t, decrescente (aceleração negativa);

Função quadrática com concavidade voltada para cima (aceleração crescente);

Função quadrática com concavidade voltada para baixo (aceleração negativa);

Função constante, paralela ao eixo x (tempo), aceleração constante positiva ou negativa.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

(CFT-MG) O gráfico a seguir mostra como varia a velocidade de um móvel, em função do tempo, durante parte do seu movimento.

O movimento representado pelo gráfico pode ser o de uma:

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01

(UFMG-MG) O gráfico anexo representa a velocidade escalar de um ponto material em função do tempo. Podemos afirmar que:

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02

(UFRGS-RS) Observe o gráfico a seguir, que mostra a velocidade instantânea V em função do tempo t de um móvel que se desloca em uma trajetória retilínea. Neste gráfico, I, II e III identificam, respectivamente, os intervalos de tempo de 0s a 4s, de 4s a 6s e de 6s a 14s.

Nos intervalos de tempo indicados, as acelerações do móvel valem, em m/s², respectivamente:

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03

(UEPA-PA) A faixa de pedestres é uma conquista do cidadão, a qual vem se consolidando na construção de novas avenidas nas grandes cidades brasileiras. Um motorista trafegando em uma avenida a 54 km/h observa um pedestre atravessando a faixa e aciona os freios, aplicando uma desaceleração constante no veículo, o qual pára depois de 5 s. Sabendo-se que o motorista conseguiu respeitar a faixa, afirma-se que o coeficiente de atrito entre os pneus e a estrada vale: (Dado: g = 10 m/s²)

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04

(PUC-RJ) O movimento de um objeto pode ser descrito pelo gráfico velocidade versus tempo, apresentado na figura a seguir.

Podemos afirmar que:

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05

(PUC-RJ) É CORRETO afirmar que a distância percorrida pelo objeto entre t = 0 e t = 1,4s foi aproximadamente de:

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06

(UNIFESP-SP) A função da velocidade em relação ao tempo de um ponto material em trajetória retilínea, no SI, é v = 5,0 – 2,0 t. Por meio dela pode-se afirmar que, no instante t = 4,0 s, a velocidade desse ponto material tem módulo.

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07

(UNEMAT-MT) O gráfico em função do tempo mostra dois carros A e B em movimento retilíneo. Em t = 0 seg. os carros estão na mesma posição.

Com base na análise do gráfico, é correto afirmar.

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08

(AFA) Um bloco se movimenta retilineamente, do ponto A até o ponto C, conforme figura abaixo.

Sua velocidade v em função do tempo t, ao longo da trajetória, é descrita pelo diagrama v × t mostrado a seguir.

Considerando que o bloco passa pelos pontos A e B nos instantes 0 e t₁, respectivamente, e para no ponto C no instante t₂, a razão entre as distâncias percorridas pelo bloco nos trechos BC e AB, vale

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09

(UFMG-MG) Um carro está andando ao longo de uma estrada reta e plana. Sua posição em função do tempo está representada neste gráfico:

Sejam vA, vB e vC os módulos das velocidades do carro, respectivamente, nos pontos A, B e C, indicados nesse gráfico.

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que

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10

EXERCÍCIOS EXTRAS

(UEL-PR) Um trem de 200 m de comprimento, com velocidade escalar constante de 60 km/h, gasta 36 s para atravessar completamente uma ponte.

A extensão da ponte, em metros, é de:

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01

(FEI-SP) No movimento retilíneo uniformemente variado, com velocidade inicial nula, a distância percorrida é:

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02

(FUVEST) Um veículo parte do repouso em movimento retilíneo e acelera com aceleração escalar constante e igual a 2,0 m/s². Pode-se dizer que sua velocidade escalar e a distância percorrida após 3,0 segundos, valem, respectivamente:

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03

(FUND. CARLOS CHAGAS) Dois móveis A e B movimentam-se ao longo do eixo x, obedecendo às equações móvel A: x\(_A\) = 100 + 5,0t e móvel B: x\(_B\) = 5,0t², onde x\(_A\) e x\(_B\) são medidos em m e t em s. Pode-se afirmar que:

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04

(MACKENZIE) Um móvel parte do repouso com aceleração constante de intensidade igual a 2,0 m/s² em uma trajetória retilínea. Após 20s, começa a frear uniformemente até parar a 500m do ponto de partida. Em valor absoluto, a aceleração de freada foi:

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05

(UFMA) Uma motocicleta pode manter uma aceleração constante de intensidade 10 m/s². A velocidade inicial de um motociclista, com esta motocicleta, que deseja percorrer uma distância de 500m, em linha reta, chegando ao final desta com uma velocidade de intensidade 100 m/s é:

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06

(UFPA) Um ponto material parte do repouso em movimento uniformemente variado e, após percorrer 12 m, está animado de uma velocidade escalar de 6,0 m/s. A aceleração escalar do ponto material, em m/s vale:

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07

(UNIP) Na figura representamos a coordenada da posição, x, em função do tempo, para um móvel que se desloca ao longo do eixo Ox.

Os trechos AB e CD são arcos de parábola com eixos de simetria paralelos ao eixo das posições. No intervalo de tempo em que o móvel se aproxima de origem dos espaços o seu movimento é:

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08

(PUCC) Um vaso de flores cai livremente do alto de um edifício. Após ter percorrido 320cm ele passa por um andar que mede 2,85 m de altura. Quanto tempo ele gasta para passar por esse andar? Desprezar a resistência do ar e assumir g = 10 m/s².

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09

(PUCC) Duas bolas A e B, sendo a massa de A igual ao dobro da massa de B, são lançadas verticalmente para cima, a partir de um mesmo plano horizontal com velocidades iniciais. Desprezando-se a resistência que o ar pode oferecer, podemos afirmar que:

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10

(UFPR) Um corpo é lançado verticalmente para cima, atinge certa altura, e desce. Levando-se em conta a resistência do ar, pode-se afirmar que o módulo de sua aceleração é:

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11

(UCPR) Num local onde a aceleração da gravidade vale 10 m/s² uma pedra é abandonada de um helicóptero no instante em que este está a uma altura de 1000 m em relação ao solo. Sendo 20s o tempo que a pedra gasta para chegar ao solo, pode-se concluir que no instante do abandono da pedra o helicóptero: (Desprezam-se as resistências passivas).

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12

(IFPE) Um móvel parte do repouso e, após  segundos de movimento, está com velocidade de 32 m/s Pode-se afirmar que a aceleração do móvel e o espaço percorrido por ele são, respectivamente,

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13

(PUC-SP) Dois móveis, A e B, deslocam-se numa mesma estrada reta de acordo com as funções, tomadas em relação a um mesmo referencial, em unidades do Sistema Internacional: SA = 50 + 20t e SB = 3t². O móvel B estará 50 m à frente de A no instante:

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14

(OBF) Deseja-se projetar uma pista para pousos e decolagens de aviões a jato. Para decolar, o avião acelera com 4m/s² até atingir a velocidade de 100 m/s. Deve-se, porém, deixar espaço para que o piloto possa interromper a decolagem, caso surja algum problema. Neste caso, o avião desacelera com 5m/s². O comprimento mínimo da pista para que o piloto possa interromper a decolagem no instante em que o jato atinge a velocidade de decolagem, sem, no entanto, ter deixado o solo é de:

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15

(EEAR) A posição  de um móvel em função do tempo  é representado pela parábola no gráfico a seguir.

Durante todo o movimento o móvel estava sob uma aceleração constante de módulo igual a 2 m/s²  A posição inicial desse móvel, em m, era

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16

(Mackenzie) Numa avenida retilínea, um carro encontra-se parado em um semáforo; ao sinal verde, o carro parte com aceleração constante de 1,5 m/s², e, ao atingir a velocidade escalar de 27 km/h, a mantém constante por 2 s. A partir desse instante, o carro é freado uniformemente por 11,25 m, parando em outro semáforo.

A velocidade escalar média desse carro, no percurso descrito, foi de:

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17

(Efomm) Um trem deve partir de uma estação  e parar na estação B, distante 4 km de A. A aceleração e a desaceleração podem ser, no máximo, de 5,0 m/s² e a maior velocidade que o trem atinge é de 72 km/h. O tempo mínimo para o trem completar o percurso de A a B é, em minutos, de:

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18

(Unifesp) Um avião a jato, para transporte de passageiros, precisa atingir a velocidade de 252 km/h para decolar em uma pista plana e reta. Para uma decolagem segura, o avião, partindo do repouso, deve percorrer uma distância máxima de 1 960 m até atingir aquela velocidade. Para tanto, os propulsores devem imprimir ao avião uma aceleração mínima e constante de:

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19

(ACAFE) O motorista de uma Van quer ultrapassar um caminhão, em uma estrada reta, que está com velocidade constante de módulo 20 m/s. Para isso, aproxima-se com a Van, ficando atrás, quase com a Van encostada no caminhão, com a mesma velocidade desse. Vai para a esquerda do caminhão e começa a ultrapassagem, porém, neste instante avista um carro distante 180 metros do caminhão. O carro vem no sentido contrário com velocidade constante de módulo 25 m/s O motorista da Van, então, acelera a taxa de 8 m/s².  Os comprimentos dos veículos são: Caminhão = 10 m; Van = 6 m e Carro = 4,5 m.

Analise as afirmações a seguir.

I. O carro demora 4s para estar na mesma posição, em relação a estrada, do caminhão.

II. A Van levará 4s para ultrapassar completamente o caminhão e irá colidir com o carro.

III. A Van conseguirá ultrapassar o caminhão sem se chocar com o carro.

IV. A Van percorrerá 56m da estrada para ultrapassar completamente o caminhão.

Todas as afirmativas estão corretas em:

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