Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 2.1 - Ex. 107
A figura abaixo mostra a aceleração de uma partícula em função do tempo. (a) Qual é a magnitude, em , da área da região sombreada? (b) A partícula parte do repouso em . Estime a velocidade em , e contando os quadrados abaixo da curva. (c) Esboce a curva vs. a partir dos seus resultados no item (b); depois estime o quanto a partícula viaja no intervalo de até .
Passo 1
(a) Para calcular a área da região sombreada só precisamos usar a fórmula para a área de um quadrado.
Perceba que cada linha na malha quadriculada do gráfico tem “comprimento” , então a magnitude da área é:
Passo 2
(b) A área sob um gráfico da aceleração em função do tempo dá a velocidade da partícula, então para estimar a velocidade em cada um dos instantes de tempo pedidos, só precisamos contar os quadrados até aquele ponto.
Em , por exemplo, temos que estimar a seguinte área:
Nesse intervalo é razoável dizer que temos, mais ou menos, três quadrados e meio, e como cada quadrado equivale a :
E fazendo o mesmo para os outros intervalos (até e ), encontramos os outros valores:
Passo 3
(c) Se queremos esboçar um gráfico da velocidade usando apenas os pontos que acabamos de calcular, podemos começar fazendo uma tabela:
E agora desenhamos uma malha quadriculada e então simplesmente traçamos uma linha que passe pelos pontos. É importante desenhar a malha de forma que possamos usá-la para “contar os quadrados” para estimar a área:
E agora podemos usar esse gráfico para estimar o deslocamento no intervalo : essa é apenas a área sob o gráfico nesse intervalo.
Cada um dos retângulos do nosso gráfico tem uma área que corresponde a , e temos aproximadamente quadrados no intervalo, então o deslocamento é:
Resposta
(a) .
(b) , , .
(c) O deslocamento no intervalo é .