Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 2.Problemas Adicionais - Ex. 91
Um carro de corrida é capaz de acelerar de a em . (a) Qual é a aceleração média, em , durante este intervalo? (b) Qual é a distância percorrida pelo carro em , supondo que a aceleração seja constante? (c) Quanto tempo o carro leva para percorrer uma distância de , a partir de repouso, mantendo uma aceleração constante igual ao valor do item (a)?
Passo 1
Este é um problema de movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), logo, precisamos ter domínio das seguintes funções:
Podemos extrair do enunciado que o carro varia sua velocidade de a em . Porém, precisamos tomar cuidado com as unidades. Para unificar as unidades, vou passar todas para o SI.
Para transformar de para precisamos dividir o valor por .
Para resolver este exercício precisamos definir a durante o intervalo dado, a distância percorrida nesse mesmo intervalo e quanto tempo o carro leva para percorrer .
Passo 2
Primeiro, vamos utilizar a definição de aceleração média:
Onde o e foram dados no enunciado, porém precisamos fazer a correção das unidades, então, ao substituir os valores dividiremos por para transformar para :
Portanto, com esses dados em mãos podemos calcular a aceleração média :
Passo 3
Para esta etapa que vamos definir o deslocamento percorrido pelo carro em , vamos utilizar a função da posição do MRUV:
Considerando a origem de nosso referencial no ponto de partida, temos que e como o carro parte do repouso, . Além disso, por definição, a aceleração média, , é numericamente igual a aceleração instatânea, , (isso ocorre somente para o MRUV). Então, substituindo as variáveis na função acima, temos:
Portanto, para determinar o deslocamento percorrido pelo carro em , basta substituir o valor do na função acima, assim:
Passo 4
Agora vamos fazer de maneira análoga ao passo anterior, porém, ao invés de nos dar o tempo e pedir o deslocamento, nesta letra ela nos deu o deslocamento e pediu o tempo. Portanto, vamos usar a mesma função anterior:
Aqui só temos que ter cuidado com a unidade do deslocamento que foi dado que não está unificada com as unidades que foram usadas para montar a equação. O deslocamento dado foi , para passar para multiplicaremos este valor por . Logo, substituindo na equação acima determinamos quanto tempo o carro leva para percorrer :
Isolando o :
Resposta
- ;
- ;
- .