Para os exercícios 6 e 7: Desenhe um diagrama de movimento para cada movimento descrito abaixo. Use o modelo de partículas. Mostre e rotule os vetores velocidade.
Um carro está estacionado no topo de uma colina. Os freios falham e o carro desce a colina com uma velocidade cada vez maior. Na base da colina, ele encontra uma cerca viva espessa e para suavemente.

Passo 1

Vamos começar resumindo o enunciado: temos um carro estacionado no topo de uma colina. Os freios falham, então o carro desce a colina ganhando velocidade e, ao chegar na base, encontra uma cerca viva que faz ele parar suavemente. Vamos usar o modelo de partículas para desenhar um diagrama de movimento, mostrando e rotulando os vetores de velocidade. Para isso, vamos precisar entender conceitos de movimento acelerado e desacelerado.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um diagrama de movimento. É uma representação gráfica que mostra as posições de um objeto em diferentes instantes de tempo. Usando o modelo de partículas, tratamos o objeto (neste caso, o carro) como um ponto sem tamanho. Os vetores de velocidade indicam a direção e a rapidez com que o carro está se movendo em cada posição.

Passo 3

Vamos dividir o movimento em três partes principais:
  1. Estado Inicial (Topo da Colina):
    • Posição: O carro está parado no topo.
    • Velocidade: Zero, já que está estacionado.
    • Representação no Diagrama: Um ponto sem seta de velocidade.
  2. Descida da Colina:
    • Posição: O carro está descendo a colina.
    • Velocidade: Aumenta à medida que desce devido à aceleração da gravidade.
    • Representação no Diagrama: Pontos ao longo da descida com setas de velocidade crescendo em tamanho na direção da descida.
  3. Chegada à Base e Parada:
    • Posição: O carro encontra a cerca viva na base.
    • Velocidade: Diminui até chegar a zero, pois o carro para suavemente.
    • Representação no Diagrama: Pontos próximos à base com setas de velocidade menores até desaparecerem.

Passo 4

Agora, vamos detalhar cada parte no diagrama:
  1. Topo da Colina:
    • Desenha-se um ponto no alto da colina.
    • Como o carro está parado, não há vetor de velocidade neste ponto.
  2. Durante a Descida:
    • Marca-se vários pontos descendo a colina.
    • Em cada ponto, desenha-se uma seta que indica a velocidade. A primeira seta é pequena e vai aumentando de tamanho conforme o carro acelera.
    • Explicação Teórica: A velocidade aumenta devido à força da gravidade que puxa o carro para baixo, resultando em aceleração ( ).
  3. Chegando à Base:
    • Desenha-se pontos próximos à base onde o carro começa a encontrar a cerca.
    • As setas de velocidade começam a diminuir de tamanho, indicando que o carro está desacelerando.
    • Explicação Teórica: A resistência da cerca viva proporciona uma força contrária à direção do movimento, causando desaceleração ( ) até parar.

Passo 5

Finalmente, vamos rotular os vetores de velocidade no diagrama:
  • Durante a Descida: Cada seta de velocidade é rotulada com , indicando a velocidade crescente na direção da descida.
  • Na Base: As setas de velocidade são rotuladas com , mas diminuem de tamanho até quando o carro para.

Resposta

O diagrama de movimento do carro consiste em três partes principais:
  1. Topo da Colina: Ponto sem vetor de velocidade ( ).
  2. Descida da Colina: Pontos com vetores de velocidade ( ) aumentando de tamanho na direção da descida, representando a aceleração.
  3. Base da Colina: Pontos com vetores de velocidade ( ) diminuindo de tamanho até zero, mostrando a desaceleração e a parada do carro.
Cada vetor de velocidade está rotulado adequadamente, ilustrando como a velocidade do carro muda durante todo o movimento.

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