Na Fig. 2-20, uma tangerina é lançada verticalmente para cima e passa por três janelas igualmente espaçadas e de alturas iguais. Coloque as janelas na ordem decrescente (a) da velocidade escalar média da tangerina ao passar por elas, (b) do tempo que a tangerina leva para passar por elas, © do módulo da aceleração da tangerina ao passar por elas e (d) da variação da velocidade escalar da tangerina ao passar por elas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma tangerina que é lançada para cima e passa por três janelas igualmente espaçadas e de alturas iguais. A gente precisa ordenar essas janelas de diferentes maneiras: pela velocidade média, pelo tempo que a tangerina leva para passar, pela aceleração e pela variação da velocidade. Para resolver isso, vamos usar conceitos de movimento vertical com aceleração constante, que é a aceleração da gravidade. Vamos precisar entender como a velocidade e o tempo mudam conforme a tangerina sobe e desce.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar na velocidade escalar média da tangerina ao passar por cada janela. Quando a tangerina está subindo, sua velocidade está diminuindo até zero no ponto mais alto, e depois começa a aumentar de novo quando está descendo. As janelas mais baixas são passadas duas vezes: uma subindo com maior velocidade e outra descendo com maior velocidade. Já as janelas mais altas são passadas apenas uma vez, onde a velocidade é menor. Então, a velocidade média será maior nas janelas mais baixas.

Passo 3

Agora, sobre o tempo que a tangerina leva para passar por cada janela. Quanto maior a velocidade média, menor o tempo que ela leva para passar pela janela. Como vimos que as janelas mais baixas têm maior velocidade média, elas terão menor tempo de passagem. Nas janelas mais altas, a velocidade média é menor, então o tempo de passagem é maior.

Passo 4

Vamos falar sobre o módulo da aceleração da tangerina. A aceleração que atua na tangerina é a aceleração da gravidade, que sempre aponta para baixo e tem o mesmo valor em todos os momentos do movimento (aproximadamente ). Então, o módulo da aceleração é constante para todas as janelas, não importando a posição da tangerina.

Passo 5

Por último, a variação da velocidade escalar da tangerina ao passar por cada janela. A variação de velocidade depende de como a velocidade muda enquanto a tangerina passa pela janela. Nas janelas mais baixas, a tangerina está mudando de um movimento para cima para um movimento para baixo, então a variação de velocidade é maior. Nas janelas mais altas, a variação de velocidade é menor porque a mudança de direção acontece mais lentamente.

Resposta

(a) Velocidade escalar média: Janelas 1, 2, 3.
(b) Tempo de passagem: Janelas 3, 2, 1.
© Módulo da aceleração: Todas as janelas têm o mesmo valor .
(d) Variação : Janelas 1, 2, 3.

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