Enunciado

É dada uma função posição de uma partícula movendo-se ao longo de um eixo coordenado. Use o método do Exemplo 6 para analisar o movimento da partícula em t ≥ 0 e faça um esboço esquemático do movimento (como o da Figura 4.6 . 8 ).

s = 2 t t - 2 2 ,                                 0 ≤ t < 3 13 - 7 t - 4 2 ,                         t ≥ 3

Passo 1

Para analisar o movimento da partícula vamos achar a função velocidade derivando a função posição e a função aceleração, derivando a função velocidade, vamos lá:

Para 0 ≤ t < 3 :

v t = s ' t = 2 t - 2 2 + 2 t ⋅ 2 ⋅ t - 2 2 - 1 ⋅ 1 - 0 = 2 t - 2 2 + 4 t t - 2 =

= 2 t 2 - 8 t + 8 + 4 t 2 - 8 t = 6 t 2 - 16 t + 8

a t = v ' t = 6 ⋅ 2 ⋅ t 2 - 1 - 16 + 0 = 12 t - 16

Para t ≥ 3 :

v t = s ' t = 0 - 7 ⋅ 2 ⋅ t - 4 2 - 1 ⋅ 1 - 0 = - 14 t - 4 = - 14 t + 56

a t = v ' t = - 14 + 0 = - 14

Passo 2

Vamos agora analisar os sinais da função velocidade e da função aceleração:

Para a velocidade vamos ver onde v t = 0 :

Para 0 ≤ t < 3 :

6 t 2 - 16 t + 8 = 0 →

t = 2

t = 2 3

Para t ≥ 3 :

- 14 t + 56 = 0 → 14 t = 56 → t = 4

Assim v t é positiva em 0 < t < 2 3 e 2 < t < 4 e negativa em 2 3 < t < 2 .

Já para a t :

Para 0 ≤ t < 3 :

12 t - 16 = 0 → 12 t = 16 → t = 4 3

Para t ≥ 3 :

- 14 ≠ 0

Para a aceleração, a t é positiva em 4 3 < t < 3 e negativa em 0 < t < 4 3 e t > 3 .

A partícula acelera se a velocidade e a aceleração tiverem o mesmo sinal; e a partícula desacelera se a velocidade e a aceleração tiverem sinal oposto.

Assim a partícula desacelera em 0 < t < 2 3 , para em t = 2 3 , acelera em t = π 2 , e vai acelerando em 2 3 < t < 4 3 , desacelera em t = 4 3 , vai desacelerando em 4 3 < t < 2 , para novamente em t = 2 , acelera em 2 < t < 3 , desacelera em t = 3 e vai desacelerando em 3 < t < 4 e para em t = 4 e por último acelera em t > 4 .

Passo 3

Vamos fazer um esboço esquemático do movimento:

Resposta

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