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Índice das aulas de física
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)
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
há
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