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.
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:
-
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.
-
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.
-
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:
-
Topo da Colina:
- Desenha-se um ponto no alto da colina.
- Como o carro está parado, não há vetor de velocidade neste ponto.
-
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 (
).
-
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:
- Topo da Colina: Ponto sem vetor de velocidade (
). - Descida da Colina: Pontos com vetores de velocidade (
) aumentando de tamanho na direção da descida, representando a aceleração. - 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.