No instante em que o caminhão cruza com o carro escuro seus espaços são iguais, isto é, neste instante eles estão passando pelo mesmo marco quilométrico.
4ª aula
Movimento Uniforme (II)
Borges e Nicolau
Quando resolvemos exercícios de Cinemática precisamos, muitas vezes, escrever as funções horárias dos móveis estudados. Algumas grandezas envolvidas são arbitrárias e dependem de nossa escolha.
Origem dos espaços
Ponto da trajetória a partir do qual medimos os comprimentos que indicam as posições dos móveis. Sua escolha é livre e uma vez fixada será referência para todos os móveis.
Origem dos tempos (t = 0)
Corresponde ao instante em que o cronômetro é disparado.
Orientação da trajetória
Definida a origem dos espaços deve ser escolhida a orientação da trajetória. Com isso ficam determinados os sinais das velocidades escalares. Os móveis que caminham no sentido da orientação da trajetória têm velocidade escalar positiva e os que caminham no sentido oposto, velocidade escalar negativa.
Funções horárias
Tomadas as providências acima, podemos escrever as funções horárias lembrando que no movimento uniforme são do tipo s = s0 + v.t, onde:
s0 = Espaço inicial. Espaço do móvel no instante t = 0.
v = velocidade escalar.
Exemplo:
Dois móveis, A e B, distam 400 km. Sabendo-se que partem no mesmo instante e caminham em sentidos opostos, depois de quanto tempo se encontrarão? O móvel A tem velocidade de módulo igual a 60 km/h e o móvel B, 40 km/h. A que distância do ponto de partida do móvel A ocorre o encontro entre os móveis?
Resolução:
Escolhemos a origem dos espaços no ponto de partida do móvel A.
Orientamos a trajetória de A para B. (Escolha arbitrária, poderíamos ter escolhido a origem no ponto de partida de B e orientado a trajetória
de B para A. O resultado seria o mesmo.)
O espaço inicial de A é igual a zero. s0A = 0.
O espaço inicial de B é igual a 400 km. s0B = 400 km.
A velocidade escalar de A é positiva. vA = 60 km/h.
A velocidade escalar de B é negativa. vB = -40 km/h.
Com esses dados escrevemos as funções horárias dos móveis A e B:
sA = s0A + vAt
sA = 0 + 60t
sB = s0B + vBt
sB = 400 – 40t
No instante do encontro os móveis têm espaços iguais.
sA = sB
60t = 400 – 40t
100t = 400
t = 4 h
Os móveis encontram-se 4 h após a partida.
Local do encontro:
Substituindo-se t = 4 h na função horária do móvel A, temos:
sA = 60.4
sA = 240 km
O encontro se dá a 240 km do ponto de partida do móvel A.
Velocidade escalar relativa
O instante do encontro poderia ser obtido por velocidade escalar relativa. Nesse caso o móvel B seria tomado com referencial e o módulo da velocidade escalar do móvel A, em relação a B, passaria a ser a soma dos módulos das velocidades dos móveis A e B, em relação ao solo.
Assim vrelat = (60 + 40) km/h, vrelat = 100 km/h.
vrelat = distância inicial entre os móveis/intervalo de tempo do encontro (t)
100 = 400/t
t = 4 h
Nota: Quando os móveis deslocam-se em sentidos opostos o módulo da velocidade escalar relativa é a soma dos módulos das velocidades escalares. Quando os móveis deslocam-se no mesmo sentido o módulo da velocidade escalar relativa é a diferença dos módulos das velocidades escalares.
Exercícios básicos
Exercício 1:
Dois automóveis, A e B, percorrem trajetórias retas e paralelas com velocidades de módulos 50 km/h e 80 km/h, em relação ao solo. Qual é o módulo da velocidade escalar do carro B, em relação ao carro A. Analise os casos:
a) A e B deslocam-se no mesmo sentido.
A B
b) A e B deslocam-se em sentidos opostos.
A B
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Exercício 2:
Dois trens T1 e T2 percorrem trajetórias retas, paralelas e no mesmo sentido. O trem T1 tem comprimento igual a 300 m e velocidade constante de módulo 90 km/h. O trem T2 tem comprimento igual a 150 m e velocidade constante de módulo 72 km/h. Determine:
a) O intervalo de tempo necessário para que o trem T1 ultrapasse o trem T2.
b) A distância percorrida pelo trem T1 durante a ultrapassagem.
Resolução:
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Exercício 3:
Resolva o exercício anterior considerando que os trens se desloquem em sentidos contrários.
Exercício 4:
Dois carros, A e B, partem de São Paulo com destino a Mairiporã, desenvolvendo em todo trajeto movimentos uniformes de mesma velocidade de módulo 60 km/h. O carro A partiu 20 minutos antes do que o carro B. Um carro C parte de Mairiporã com destino a São Paulo, também realizando movimento uniforme. O carro C cruza com o carro A e 12 minutos depois cruza com o carro B. Determine o módulo da velocidade do carro C.
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Exercício 5:
Dois estudantes Pedro e Raphael realizam uma experiência visando determinar, numa rodovia, a velocidade escalar de um carro que realiza um movimento retilíneo e uniforme.
Pedro está provido de um apito e Raphael de um cronômetro. Os estudantes ficam à distância D = 170 m e no instante em que o carro passa por Pedro ele aciona o apito. Ao ouvir o som do apito, Raphael dispara o cronômetro e o trava no instante que o carro passa por ele. O cronômetro registra 6,3 s. Qual é a velocidade do carro? Sabe-se que a velocidade do som é de 340 m/s.
Revisão/Ex 1:
(UFGD)
De duas cidades A e B, separadas por 300 km, partem dois carros no mesmo instante e na mesma direção, porém em sentidos opostos, conforme a figura a seguir. Os dois carros estão em movimento retilíneo uniforme. O carro da cidade A parte com velocidade inicial de 20 m/s; o carro da cidade B, 30 m/s. A distância da cidade A, quando os dois carros se cruzam, é?
(A) 120 km
(B) 150 km
(C) 180 km
(D) 200 km
(E) 100 km
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Revisão/Ex 2:
(ETEC-SP)
O Sol, responsável por todo e qualquer tipo de vida em nosso planeta, encontra-se, em média, a 150 milhões de quilômetros de distância da Terra. Sendo a velocidade da luz 3.105 km/s pode-se concluir que, a essa distância, o tempo gasto pela irradiação da luz solar, após ser emitida pelo Sol até chegar ao nosso planeta é, em minutos, aproximadamente,
(A) 2.
(B) 3.
(C) 5.
(D) 6.
(E) 8.
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Revisão/Ex 3:
(IJSO)
O intervalo de tempo entre você ouvir o relâmpago e ver o trovão é Δt segundos. Dado que a velocidade do som é de 340 m/s e a velocidade da luz no vácuo é
3.108 m/s, então a distância aproximada em quilômetros entre você e o relâmpago é de:
A. Δt/2
B. Δt/3
C. Δt/4
D. Δt/5
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Revisão/Ex 4:
(UEMG)
Dois corpos movimentam-se com velocidade constante na mesma direção, mas em sentidos contrários, afastando-se um do outro. O corpo A tem uma velocidade de 4,0 m/s e o B, de 6,0 m/s. Num certo instante a distância entre eles é de 250 m.
Assinale a alternativa que apresenta o valor da distância entre eles imediatamente após 10 s do instante citado.
A) 150 m.
B) 350 m.
C) 250 m.
D) 100 m.
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Revisão/Ex 5
(UCG-GO)
A figura abaixo mostra a posição de um móvel, em movimento uniforme, no instante t = 0. Sendo 5,0 m/s o módulo de sua velocidade escalar, pede-se:
a) a função horária dos espaços;
b) o instante em que o móvel passa pela origem dos espaços.
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Desafio:
Dois móveis, 1 e 2, percorrem os lados AB e BC de uma pista em forma de um triângulo, como mostra a figura abaixo. Eles realizam movimentos uniforme e partem no mesmo instante de A e B, respectivamente. O móvel 2 atinge o vértice C 30 segundos depois do móvel 1. A velocidade escalar do móvel 1 tem módulo 10 m/s. Determine o módulo da velocidade escalar do móvel 2.
Dados: sen 30° = 1/2; sen 45° = √2/2 e BC = 100.√2 m
A resolução será publicada na próxima segunda-feira.
Resolução do desafio anterior:
De São Paulo a Jundiaí, com intervalo de tempo de 10 min, partem dois automóveis. Eles realizam movimentos uniformes com velocidade 30 km/h. Um outro automóvel que parte de Jundiaí encontra os dois primeiros automóveis em um intervalo de 4 min, um depois do outro, com velocidade constante. Determine o módulo desta velocidade.
Vamos inicialmente determinar a distância, ao longo da estrada, entre os dois primeiros automóveis, que partem de São Paulo, sendo 10min = (1/6)h
v = Δs/Δt => 30km/h = Δs/(1/6)h => Δs = 5 km/h
Assim, o automóvel que parte de Jundiaí encontra os dois automóveis, percorrendo 5 km em 4 min = (4/60)h. Portanto, sua velocidade constante tem módulo:
v = Δs/Δt => v = 5km/(4/60)h => v = 75 km/h
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