Ciência e Cultura na escola
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2.6 Equações do movimento retilíneo uniformemente variado
Cinemática
Montanha russa
2.6.a Equação de Torricelli
Em muitos casos do movimento retilíneo uniformemente variado, é conveniente simplificar a resolução de problemas, este é o principal motivo para utilizarmos a equação de Torricelli. Das duas equações horárias do m.r.u.v., podemos obter a equação de Torricelli, onde não é necessário que tenhamos o tempo, veja a equação a seguir:
Evangelista Torricelli (1608 - 1647) Torricelli foi um físico e matemático italiano, mais conhecido pela invenção do barômetro e por descobertas na área da óptica Ele também conseguiu alguns resultados importantes no desenvolvimento do cálculo. Wikipedia- domínio público
2.6.b Exercícios resolvidos R1. Um trem, viajando a uma velocidade de 72 km/h, reduz sua velocidade com uma desaceleração de 2 m/s 2 até parar. Considere o movimento do trem, durante a frenagem, retilíneo uniformemente retardado. Qual a distância percorrida durante o tempo de frenagem? Resolução: Vamos organizar os dados fornecidos pelo exercício. aceleração, a = - 2 m/s 2 , possui o sinal “negativo” pelo fato do trem estar freando. Devemos transformar a velocidade que está em km/h para m/s
R2. (AMAN-RJ) A velocidade escalar de um trem se reduz uniformemente de 12 m/s para 6,0 m/s. Sabendo-se que durante esse tempo o trem percorre a distância de 100 m, qual o módulo de sua desaceleração? Resolução: Vamos organizar os dados fornecidos pelo exercício. Todos os dados estão em metro (m) e segundo (s)
Transformando unidades Muitas vezes é necessário que façamos a transformação de unidades como, km/h, para unidades do sistema internacional (SI) m/s. Veja na figura uma regra simples para transformar do m/s para o km/h e vice-versa.
No Sistema Internacional (SI), as grandezas utilizadas em áreas científicas e tecnológicas, são chamadas de Grandezas fundamentais. Essas grandezas, são aquelas que dão origem a todas as outras grandezas físicas, na tabela indicamos quais são estas grandezas que você utilizará na Cinemática.
O símbolo é um sinal convencional e invariável utilizado para facilitar e universalizar a escrita e a leitura das unidades SI.
Regras básicas para esvrever as unidades do SI.
Portanto o símbolo não é seguido de ponto, não tem plural, ele é invariável, não é seguido de "s".
R3. (UNESP) Um veículo está rodando à velocidade de 36 km/h numa estrada reta e horizontal, quando o motorista aciona o freio. Supondo que a velocidade do veículo se reduz uniformemente à razão de 4 m/s em cada segundo a partir do momento em que o freio foi acionado, determine: a) o tempo decorrido entre o instante do acionamento do freio e o instante em que o veículo para. Resolução: Vamos organizar os dados fornecidos pelo exercício. Devemos transformar a velocidade que está em km/h para m/s. A expressão em 4 m/s em cada segundo” nada mais é do que a aceleração, = - 4 m/s 2 o sinal “negativo” é porque o trem está freando
b) a distância percorrida pelo veículo nesse intervalo de tempo. Resolução: Neste caso nós temos duas possibilidades para determinar o valor da distância: a equação de Torricelli, ou a função horária dos espaços.
2.6.c Exercícios propostos P1. (Pucrj) Um corredor olímpico de 100 metros rasos acelera desde a largada, com aceleração constante, até atingir a linha de chegada, por onde ele passará com velocidade instantânea de 12 m/s no instante final. Determine qual deve ter sido a sua aceleração constante? P2. Um motorista trafega com seu carro à velocidade constante de 30 m/s em uma avenida cuja velocidade regulamentar seja de 60 km/h. A uma distância de 50 m, o motorista percebe a existência de um radar fotográfico e, bruscamente, inicia a frenagem com uma desaceleração de 5 m/s 2 . Nestas condições qual será a velocidade do carro ao passar pelo radar? P3. (UNESP) Um veículo está rodando à velocidade de 36 km/h numa estrada reta e horizontal, quando o motorista aciona o freio. Supondo que a velocidade do veículo se reduz uniformemente à razão de 4 m/s em cada segundo a partir do momento em que o freio foi acionado, determine: a) o tempo decorrido entre o instante do acionamento do freio e o instante em que o veículo para. b) a distância percorrida pelo veículo nesse intervalo de tempo. P4. Um motorista conduz seu automóvel por uma rodovia a uma velocidade de 30 m/s, quando avista uma barreira na estrada, sendo obrigado a frear com uma aceleração de -5 m/s 2 e parando o veículo após certo tempo. Determine a distância percorrida pelo veículo até parar.
P5. Após percorrer um trecho retilíneo de uma pista de atletismo, um corredor possui a velocidade instantânea de 10,0 m/s. Nesse instante começa a soprar um vento contrário que cria uma aceleração total de -0,36 m/s 2 sobre o atleta. Qual deve ser a velocidade do atleta após percorrer 50 m? P6. (Pucrs) Muitos acidentes acontecem nas estradas porque o motorista não consegue frear seu carro antes de colidir com o que está à sua frente. Analisando as características técnicas, fornecidas por uma revista especializada, encontra-se a informação de que um determinado carro consegue diminuir sua velocidade, em 5 m/s a cada segundo. Se a velocidade inicial desse carro for 90 km/h, determine a distância necessária para ele conseguir parar. P7. (UFRJ) Um avião vai decolar em uma pista retilínea. Ele inicia seu movimento na cabeceira da pista com velocidade nula e corre por ela com aceleração média de 2,0 m/s 2 até o instante em que levanta voo, com uma velocidade de 80 m/s, antes de terminar a pista. a) Calcule quanto tempo o avião permanece na pista desde o início do movimento até o instante em que levanta voo. b) Determine o menor comprimento possível dessa pista.
2.6.e Exercícios resolvidos R4. (MAPOFEI SP) Um carro viajando com velocidade escalar de 72 km/h breca repentinamente e consegue parar em 4 segundos. Considerando uniforme a desaceleração, qual a distância percorrida pelo carro durante esses 4 segundos? Resolução: Vamos organizar os dados fornecidos pelo exercício. A unidade da velocidade não está no SI, vamos transformar a velocidade de km/h para m/s. Devemos escolher uma equação que seja conveniente na resolução do exercício, ela deve possibilitar encontrarmos a distância percorrida s Os dados fornecidos são: R5. (UFRJ) Numa competição automobilística, um carro se aproxima de uma curva em grande velocidade. O piloto, então, pisa o freio durante 4 s e consegue reduzir a velocidade do carro para 30 m/s. Durante a freada o carro percorre 160 m. Supondo que os freios imprimam ao carro uma aceleração retardadora constante, calcule a velocidade do carro no instante em que o piloto pisou o freio. Resolução: Vamos organizar os dados para poder escolher a equação mais adequada para solucionar este exercício.
P8. Um automóvel que trafega com velocidade onstante de 10 m/s, em uma pista reta e horizontal, passa a acelerar uniformemente com 1 m/s 2 , mantendo essa aceleração durante 30 segundos. Determine para este intervalo de tempo: a) a velocidade instantânea final do automóvel, b) a sua velocidade média. P9. (PUCC– SP) Um veículo em movimento retilíneo uniformemente variado percorre a distância de 60 m que separa dois pontos A e B, em 5,0 s. Sabendo-se que a velocidade escalar em A era de 10 m/s, pede-se: a) a velocidade escalar em B; b) a aceleração escalar. P10. Um carro viajando com velocidade escalar de 20 m/s breca repentinamente ao ver um obstáculo na pista, e consegue parar em 5 segundos. Considerando uniforme a desaceleração, determine qual é a distância percorrida pelo carro. P11. (UFRJ) Numa competição automobilística, um carro se aproxima de uma curva em grande velocidade. O piloto, então, pisa o freio durante 4 s e consegue reduzir a velocidade do carro para 30 m/s. Durante a freada o carro percorre 160 m. Supondo que os freios imprimam ao carro uma aceleração retardadora constante, calcule a velocidade do carro no instante em que o piloto pisou o freio. P12. Um "motoboy" muito apressado, deslocando-se, em alta velocidade com v = 72 km/h, freou para não colidir com um automóvel a sua frente. Durante a frenagem, sua moto percorreu 40 m de distância em linha reta, tendo sua velocidade uniformemente reduzida até parar, sem bater no automóvel. Determine o módulo da aceleração durante a frenagem da sua moto. P13. Um veículo parte do repouso, em movimento retilíneo com uma aceleração constante de 2 m/s 2 . Determine para o instante t = 3 s: a) a sua velocidade; b) a distância percorrida. P14. Ao sair de uma curva a 72 km/h, um motorista se surpreende com um animal atravessando a pista a sua frente. No momento em que aciona os freios, ele encontra-se a 100 m do animal. Considerando-se que o carro desacelera a 2,0 m/s 2 , verifique se ele conseguirá parar antes do animal. P15. Ao realizar a expansão de um Aeroporto, projetou-se uma nova pista, de tal forma que o módulo da aceleração das aeronaves, em qualquer aterrissagem, tenha o valor de 2 m/s 2 . Sabendo que uma aeronave comercial típica toque o início da pista com uma velocidade horizontal de 360 km/h, determine qual deve ser o comprimento mínimo desta pista. P16. (Vunesp-SP - 2014) Um veículo está rodando à velocidade de 36 km/h numa estrada reta e horizontal, quando o motorista aciona o freio. Supondo que a velocidade do veículo se reduz uniformemente à razão de 4 m/s em cada segundo a partir do momento em que o freio foi acionado, determine: a) o tempo decorrido entre o instante do acionamento do freio e o instante em que o veículo para; b) a distância percorrida pelo veículo nesse intervalo de tempo.
2.6.g Exercícios propostos
2.6.f Mapa conceitual Este mapa conceitual apresenta uma visão geral dos exemplos e conceitos vistos nesta página, ele se apresenta na forma de um conjunto de proposições interconectadas. O significado de qualquer conceito é a soma de todas as ligações que contêm o conceito. Para "ler" o mapa conceitual, comece do Movimento Uniformemnte Variado, e vá até os itens mais específicos e os exemplos nas partes mais externas.
Procure fazer o teu mapa conceitual, vai te ajudar a organizar os conceitos desta lição.
Como colaborar. Este site não possui finan- ciamento algum. A forma que eu encontrei para arrecadar fundos, é ofertar a compra do livro indicado na figura abaixo. Testes da Fuvest com reso- lução comentada.
2.6.d Propriedade do MRUV No movimento uniforme dissemos que não relação entre velocidade média com média das velocidades. Por sua vez, no movimento retilíneo uniformemente variado, esta relação é válida, e por ser uma exceção, é conhecida como propriedade do MRUV, onde a velocidade média e a média das velocidades são iguais.
Movimento na vertical
MURV - equações horárias
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