Enunciado

Determine a velocidade, a aceleração e a velocidade escalar da partícula cuja função posição é dada. Esboce a trajetória da partícula e desenhe os vetores velocidade e aceleração para os valores de t especificados.

r t = - 1 2 t 2 , t ,   t = 2  

Passo 1

Fala ai, belezinha?

Nesta questão vamos precisar determinar algumas grandezas, tais como a velocidade e aceleração. E para isso, basta derivarmos a posição.

Se liga! Para a velocidade derivamos a posição uma vez e para a aceleração derivamos a velocidade. Sacou?

E para a velocidade escalar, fazemos o módulo da velocidade e depois substituimos t na função da posição.

Passo 2

A velocidade v ( t ) é a derivada da posição r ( t ) em relação ao tempo.

v t = d d t - 1 2 t 2 , t

v t = d d t - 1 2 t 2 , d d t t

Calculando as derivadas individualmente

v t = - 2 t 2 , 1

v t = - t , 1

Para t = 2

v t = - 2,1

Passo 3

A aceleração a t é a derivada da velocidade v ( t ) em relação ao tempo.

a t = d d t - t , 1

a t = d d t ( - t ) , d d t 1

a t = - 1,0

Passo 4

A velocidade escalar é o módulo da velocidade v ( t ) .

Para v t = < - t , 1 > , o módulo é dado por:

v t = - t 2 + 1 2

v t = t 2 + 1 2

v t = t 2 + 1

Para t = 2

v t = 2 2 + 1 = 4 + 1 = 5

Passo 5

Para t = 2

r 2 = - 1 2 2 2 , 2  

r 2 = - 4 2 , 2  

r 2 = - 2,2  

Sendo assim:

Para r 2 o ponto - 2,2 será no plano x y .

Para v 2   começamos no ponto ( - 2,1 ) , desenhamo uma seta para ( - 4,3 ) , porque v 2 = ( - 2,1 )

Para a 2 começamos no ponto ( - 2,2 ) , desenhamos uma seta para ( - 3,2 ) , porque a 2 = - 1,0 .

Passo 6

O nosso esboço é:

Resposta

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