USP, Sem Campus, Física 1, Coletâneas de Exercícios - Parte I - Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia, Questão 6a
Um motorista entra em uma rua reta, sem saída, com uma velocidade de Ao se deparar com o fim da rua, para, dá marcha a ré e retorna. O gráfico da figura mostra sua aceleração em função do tempo.
a) Faça o gráfico da velocidade para
Passo 1
Faaala pessoal, tudo bom com vocês?
Nessa questão, temos um carro que possui velocidade inicial, em , de e com uma aceleração que varia conforme o gráfico dado no enunciado. Basicamente, em , temos quatro fases diferentes:
Aceleração nula, logo velocidade constante:
Aceleração positiva e constante, logo a velocidade aumenta uniformemente:
Aceleração negativa e constante, logo a velocidade diminui uniformemente:
Aceleração nula, logo velocidade constante:
Precisaremos descobrir o valor dessa velocidade.
Bom, sabendo disso, vamos analisar o que acontece com a velocidade em cada uma dessas fases, lembrando que quando a aceleração é constante vale:
Perfeito!
Vamo nessa!
Passo 2
Bom, começando pela fase , como a aceleração é nula, a velocidade é constante. Assim:
Show de bola!
Já na fase , temos uma aceleração positiva. Logo:
onde e .
Precisamos deixar tudo na mesma unidade, vamos para .
Se um carro percorre em , quanto ele irá percorrer em ?
É uma regrinha de , se liga só:
Logo:
Perfeito! Então, podemos escrever a velocidade nessa segunda fase pela expressão:
Pois a aceleração só começa em .
Além disso, ao término da fase , teremos:
Excelente!
Passo 3
Indo agora para a fase , como temos aceleração não-nula, a velocidade também será do tipo:
Mas, agora, a nossa “velocidade inicial” será a velocidade final da segunda fase. Assim:
Já a aceleração, pelo gráfico, vale:
Daí:
Pois a fase inicia em .
E, a velocidade final da fase vale:
Ou seja, o carro termina a fase já em movimento de ré.
Por fim, na fase , o carro possui aceleração nula. Ou seja, velocidade constante.
Daí:
Muito bom!
Passo 4
Resumindo tudo que calculamos sobre a velocidade, temos:
Perfeito! Usando essas informações podemos esboçar um gráfico pra velocidade, que será como uma função definida por partes. Nas fases e teremos retas constantes, nas fases e retas inclinadas.
Teremos:
Prontinho galera! Matamos a questão 😊
Até a próxima!