USP – Física 1 – 2020 – P1 – Discursiva
Q - Uma partícula percorre, em sentido horário, uma trajetória circular de raio , como na figura ao lado. Ao passar pelo ponto , mostrado na figura, o vetor aceleração total da partícula, em unidades do sistema internacional, é dado por
.
Considerando que a componente tangencial do vetor aceleração total seja constante, o módulo da velocidade da partícula segundo após ela passar pelo ponto P é:
Passo 1
Vem comigo que a gente detona nessa questão!
O que temos nessa situação é um movimento circular. Nesse tipo de movimento podemos ter duas acelerações, uma na direção tangencial a trajetória e uma na direção radial.
A aceleração radial pode ser calculada da seguinte forma:
Onde esse é a velocidade tangencial a trajetória da partícula. Então nesse problema só temos velocidade tangencial, já que o raio da trajetória não muda.
O problema nos dá o vetor aceleração no ponto . Onde é a aceleração radial e é a aceleração tangencial.
Já que temos o valor da aceleração radial, podemos encontrar a velocidade tangencial da partícula no ponto , tendo essa velocidade, podemos usar a seguinte equação da cinemática:
Onde é a velocidade no ponto , a aceleração tangencial, já que ela muda o módulo da velocidade tangencial e vai ser igual a que é onde ele quer saber o valor da velocidade .
Vamos nessa então!
Passo 2
Vamos primeiro encontrar a velocidade tangencial em , temos:
Substituindo os valores que conhecemos, temos:
Logo temos que
Mas como a partícula está no sentido anti-horário e só temos velocidade na direção tangencial, temos que o vetor velocidade é dado por:
Passo 3
Agora que temos o vetor velocidade no ponto , podemos achar o valor dela um segundo depois que passou por esse ponto. Temos:
Logo:
Então o módulo da velocidade é dado por: