ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS No estudo do movimento é bastante útil o emprego de gráficos. A descrição de um movimento a partir da utilização dos gráficos (posição x tempo; velocidade x tempo e aceleração x tempo) fornece diversas informações, seja por meio de observação direta, análise da inclinação da reta ou cálculo de áreas sob a curva, conforme será exposto neste capítulo. Gráfico posição x tempo (x x t) A posição (x) do móvel é representada no eixo vertical (eixo das ordenadas) e o tempo (t) no eixo horizontal (eixo das abscissas) - vide figura 01. Interpretação gráfica da velocidade média - Consideremos o intervalo de tempo de to a t. A reta r que corta a curva nos pontos A e B recebe o nome de secante. Observando-se o gráfico, podemos notar que, no triângulo retângulo ABC, o cateto vertical BC é igual ao deslocamento Δx e, o cateto horizontal AC é igual ao intervalo de tempo Δt. Sabemos que a inclinação (ou coeficiente angular1) da reta é, por definição, a razão entre o cateto vertical BC e o cateto horizontal AC. Portanto, Fig. 01 cateto vertical BC inclinação da reta = catetohorizontal AC inclinação da reta = Δx Δt Δx Como o módulo da velocidade média (vm) é dado pela expressão, Vm = , então: Δt inclinação da reta = vm. Logo, No gráfico posição x tempo, a velocidade média é dada pela inclinação da reta secante. A inclinação da reta pode ser positiva, nula ou negativa. A figura 02 mostra que, em (a), a secante r1 tem inclinação positiva vm > 0; em (b), a secante r2, paralela ao eixo dos tempos, tem inclinação nula vm = 0; e, em (c), a secante r3tem inclinação negativa vm < 0. (a) 1 (b) Fig. 02 (c) Aprendemos na matemática que a inclinação - ou coeficiente angular - da reta é igual à tangente do ângulo que a reta faz com o eixo das abscissas. Isto só é verdade se a escala do gráfico for 1:1, ou seja, se a escala utilizada na abscissa for a mesma da ordenada. Na física quase sempre essas escalas são diferentes. ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Exercício de Fixação 01 - Os gráficos (a), (b) e (c) da figura 02 referem-se ao movimento de uma partícula numa trajetória retilínea. Calcule a velocidade média da partícula nos seguintes intervalos de tempo: a) no gráfico (a), de 1 s a 3 s; b) no gráfico (b), de 2 s a 6,5 s; c) no gráfico (c), de 6 s a 10 s. Interpretação gráfica da velocidade instantânea - Sabemos que a velocidade instantânea (v) equivale uma velocidade média (vm) calculada para um intervalo de tempo Δt infinitamente pequeno, isto é, Δt tendendo para zero. Matematicamente, temos: Vm = Δx Δt (Δt → 0) Para alcançarmos uma interpretação gráfica da velocidade instantânea, observemos a figura 03, que representa um gráfico posição x tempo para movimento retilíneo. As secantes a, b e c são utilizadas para determinação das velocidades médias nos intervalos de tempo (t a t3), (t a t2), e (t a t1), respectivamente. Note que o instante inicial t é o mesmo para todos os intervalos de tempo, que ficam cada vez menores para as secantes a, b e c. Observe também que, à medida que o intervalo de tempo Δt diminui, ou seja, (Δt 0), o ponto B aproxima-se do ponto A, e a reta secante AB tende a se tornar tangente à curva no ponto A. No entanto, isto ocorre apenas quando o intervalo de tempo Δt é infinitamente Fig. 03 pequeno. Nessa situação, a reta t torna-se tangente à curva no ponto A e sua inclinação (ou coeficiente angular) representa, no gráfico posição x tempo, num dado instante t, a velocidade instantânea da partícula naquele instante. Desta maneira, No gráfico posição x tempo, a velocidade instantânea no instante t é dada pela inclinação da reta tangente à curva no ponto correspondente a esse instante. Em geral, a inclinação da tangente, no gráfico x x t, é utilizada para comparar o módulo da velocidade em dois instantes. A figura 04 expõe a comparação entre v no instante t e v0 no instante t0, a partir das seguintes regras: I) se a curva do gráfico posição x tempo for uma reta, a inclinação será sempre constante, logo, o módulo da velocidade é constante: v = v 0 (vide gráficos b e b’); II) quanto maior a inclinação, maior é o módulo da velocidade, ou seja, v > v 0 (vide gráficos a e a’); III) quanto menor a inclinação, menor o módulo da velocidade; isto é, v < v 0 (vide gráficos c e c’). Fig. 04 Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 2 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Ao realizarmos essa comparação, para avaliar se a velocidade está crescendo ou decrescendo, devemos levar em conta somente o valor absoluto da inclinação, já que seu sinal fornece apenas o sentido do movimento. Quando positivo, indica que o móvel se desloca a favor do eixo; quando negativo, o movimento ocorre contra o eixo. Por exemplo, na figura 05, as inclinações das tangentes são negativas (o móvel se desloca contra o eixo) e, vão assumindo valores absolutos crescentes (o movimento é acelerado). Exercícios de Fixação 02- As afirmações abaixo estão relacionadas ao gráfico posição x tempo do movimento de uma partícula em uma trajetória retilínea. As curvas, BCD e FGH, do gráfico são parabólicas. Leia cada uma das afirmativas seguintes e assinale com V as verdadeiras e com F as falsas. A) No gráfico posição x tempo, sempre que: ( ) A inclinação da reta permanece constante a velocidade é nula. ( ) A inclinação da reta permanece constante o módulo da velocidade é constante. ( ) A inclinação da reta permanece constante o módulo da velocidade instantânea é igual ao módulo da velocidade média. B) No gráfico posição x tempo, sempre que: ( ) A inclinação da reta tangente à curva diminui, o módulo da velocidade decresce com o tempo. ( ) A inclinação da reta tangente à curva aumenta, o módulo da velocidade cresce com o tempo. ( ) A inclinação da reta tangente à curva é constante, o módulo da velocidade é constante. C) ( ) Nos trechos AB, DE e HI, o movimento da partícula é uniforme, pois o módulo da velocidade é constante. ( ) Nos trechos BC e FG, o movimento da partícula é retardado, pois o módulo da velocidade é decrescente. ( ) Nos trechos CD e GH, o movimento da partícula é acelerado, pois o módulo da velocidade é crescente. ( ) Nos trechos EF e IJ, a partícula encontra-se em repouso, pois o módulo da velocidade é nulo. ( ) Nos trechos BCD e FGH, o movimento da partícula é uniformemente variado, uma vez que, no gráfico posição x tempo, quando a curva é parabólica, a aceleração apresenta módulo constante. 03 – Complete a tabela abaixo, em que os pares de letras correspondem a trechos do gráfico apresentado no exercício anterior, de acordo com as instruções seguintes: I. II. III. Preencha a primeira coluna com os sinais (+), (-) ou (0), que correspondem, respectivamente, a velocidades médias positivas, negativas ou nulas. Na segunda coluna, empregue as abreviaturas MRU para Movimento Retilíneo Uniforme; MRUA para Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado; ou MRUR para Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado. Preencha a terceira coluna com os sinais (+), (-) ou (0), que correspondem, respectivamente, a acelerações positivas, negativas ou nulas. Sinal da velocidade AB BC CD DE EF FG GH HI IJ Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 Tipo de movimento Sinal da aceleração 3 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 04 - O gráfico posição x tempo abaixo refere-se ao movimento de uma partícula em uma trajetória retilínea. Com base no gráfico, responda: A) A posição da partícula no instante: 3 segundos, é x3 = __________ 8 segundos, é x8 = __________ 12 segundos, é x12 = _________ B) Em quais instantes a posição do móvel é nula? C) Em qual intervalo de tempo a partícula permanece em repouso? Ainda com base no gráfico, determine: D) O deslocamento do móvel nos seguintes intervalos de tempo: I. de 0 s a 6 s II. de 3 s a 8 s III. de 0 s a 12 s E) A distância percorrida (ou espaço percorrido) pelo móvel nos seguintes intervalos de tempo: I. de 0 s a 6 s II. de 11 s a 12 s III. de 0 s a 12 s F) A velocidade média nos intervalos de tempo: I. de 1 s a 3 s II. de 1 s a 5 s III. de 8 s a 10 s G) A velocidade instantânea nos instantes: I. t = 0,5 s II. t = 3,0 s III. t = 5,5 s IV. t=8s V. t = 11,3 s 05 - Um ponto material move-se no eixo das posições (x). No instante t = 0 s, ele se encontra na posição x = 0 m. A partir desse instante, um observador mede a velocidade da partícula em função do tempo e constrói o gráfico a seguir. O gráfico posição x tempo abaixo que melhor representa esse movimento é: Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 4 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Gráfico velocidade x tempo (v x t) A velocidade (v) do móvel é representada no eixo das ordenadas, e o tempo (t), no eixo das abscissas, conforme ilustra a figura 06. Interpretação gráfica da aceleração média – Em um gráfico velocidade x tempo, a aceleração média pode ser interpretada de modo análogo à análise da velocidade média em um gráfico posição x tempo. Consideremos uma partícula em movimento retilíneo cujo gráfico v x t é apresentado na figura 06. Tomando-se o intervalo de tempo de to a t, a reta que intercepta a curva nos pontos A e B é denominada secante. Pode-se observar que, no triângulo retângulo ABC, o cateto vertical BC equivale à variação da velocidade Δv e o cateto horizontal AC corresponde ao intervalo de tempo Δt. Sabemos que a inclinação (ou coeficiente angular) da reta é a razão entre o cateto vertical BC e o cateto horizontal AC. Desta maneira, temos: Fig. 06 inclinação da reta = cateto vertical BC catetohorizontal AC inclinação da reta = Δv Δt Δv Como a aceleração média (am) é dada pela expressão am = , então: Δt inclinação da reta = am. Portanto, No gráfico velocidade x tempo, a aceleração média é dada pela inclinação da reta secante. A inclinação da reta pode ser positiva, nula ou negativa. Analisando-se a figura 07, é possível observar que, em (a), a secante r1 possui inclinação positiva, logo, eixo dos tempos, tem inclinação nula, logo, am am > 0; em (b), a secante r2, paralela ao = 0; e, em (c), a secante r3 tem inclinação negativa, o que implica am < 0. (a) (b) Fig. 07 (c) Exercício de Fixação 06 - Os gráficos (a), (b) e (c) da figura 07 referem-se ao movimento de uma partícula numa trajetória retilínea. Calcule a aceleração média da partícula nos seguintes intervalos de tempo: a) no gráfico (a), de 1 s a 3 s; b) no gráfico (b), de 2 s a 6,5 s; c) no gráfico (c), de 6 s a 10 s. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 5 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Interpretação gráfica da aceleração instantânea – Pode-se tratar a aceleração instantânea (a) como uma aceleração média (am) calculada para um intervalo de tempo Δt infinitamente pequeno (Δt 0). am = Δv Δt (Δt → 0) Para alcançarmos a interpretação gráfica da velocidade instantânea, observemos a figura 08, que apresenta um gráfico velocidade x tempo de um movimento retilíneo. Observando-se esse gráfico, podemos calcular a aceleração instantânea no instante t, por meio da inclinação da tangente à curva no ponto que corresponde a esse instante (ponto A). Desta maneira, No gráfico velocidade x tempo, a aceleração instantânea no instante t é dada pela inclinação da reta tangente à curva no ponto correspondente a esse instante. Quando um móvel tem aceleração instantânea constante num dado intervalo de tempo, seu valor será sempre igual ao da aceleração média nesse intervalo. A curva do gráfico velocidade x tempo é, neste caso, uma reta, e a tangente coincide com a secante, conforme mostrado na figura 09. Determinação gráfica do deslocamento e da distância percorrida – No Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), o módulo da velocidade v é constante, e o gráfico velocidade x tempo revela uma reta paralela ao eixo dos tempos, conforme mostrado na figura 10. Nela, a área do retângulo sombreado vale v . t , produto que corresponde justamente ao deslocamento do móvel no intervalo de tempo de 0 a t. Logo, Fig. 10 A “área” sob a curva do gráfico velocidade x tempo fornece o deslocamento do móvel. Essa propriedade da área no gráfico v x t é válida para qualquer tipo de movimento, mesmo nos casos em que o módulo da velocidade varia continuamente com o tempo, conforme ilustra a figura 11. No entanto, para demonstrar essa propriedade para movimentos variados, faz-se necessário utilizar cálculo integral, cujo estudo é desenvolvido em cursos superiores. Por essa razão, demonstramos apenas para o movimento uniforme. Fig. 11 Analisando-se a figura 12, temos que a área A1 fornece o deslocamento no intervalo de tempo entre 0 e t. Esse deslocamento é positivo, em virtude de a velocidade ser positiva. A área A2 fornece o deslocamento no intervalo de tempo entre t e t’, que é negativo, em virtude de a velocidade nesse intervalo ser negativa. Fig. 12 O deslocamento total é obtido pela soma algébrica das “áreas” A1 e A2, e a distância total percorrida (ou espaço total percorrido) é dada pela soma dos valores absolutos das áreas A1 e A2. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 6 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Cabe observar que o resultado do cálculo da área não apresenta significado de área geométrica, pois a unidade encontrada não é de área (metro2), uma vez que, no gráfico velocidade x tempo, temos metro/segundo . segundo = metro. Por esse motivo, alguns autores empregam a palavra “área” entre aspas. Exercícios de Fixação 07 – As afirmações abaixo estão relacionadas ao gráfico velocidade x tempo para o movimento de uma partícula em trajetória retilínea. Leia atentamente cada uma das afirmativas e assinale com V as verdadeiras e com F as falsas. A) No gráfico velocidade x tempo, ( ) maior a inclinação implica maior o módulo da aceleração. ( ) menor a inclinação implica menor o módulo da aceleração. ( ) se a curva for uma reta, a inclinação será constante, logo, o módulo da aceleração será constante. B) ( ) No(s) trecho(s) EF, a partícula encontra-se em repouso, pois o módulo da velocidade é nulo. ( ) No(s) trecho(s) IJ, a partícula encontra-se em repouso, pois o módulo da velocidade é nulo. ( ) No(s) trecho(s) EF, o movimento da partícula é uniforme, pois o módulo da velocidade é constante. ( ) No(s) trecho(s) AB, DE e HI, o módulo da aceleração é constante. ( ) No(s) trecho(s) BC e FG, o módulo da aceleração é decrescente. ( ) No(s) trecho(s) CD e GH, o módulo da aceleração é crescente. 08 - O gráfico velocidade x tempo abaixo se refere ao movimento de uma partícula em uma trajetória retilínea. Complete a tabela abaixo, em que os pares de letras correspondem a trechos do gráfico acima, de acordo com as instruções seguintes: I. II. III. Preencha a primeira coluna com os sinais (+), (-) ou (0), que correspondem, respectivamente, a velocidades médias positivas, negativas ou nulas. Na segunda coluna, empregue as abreviaturas MRU para Movimento Retilíneo Uniforme; MRUA para Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado; ou MRUR para Movimento Retilíneo Uniformemente Retardado. Preencha a terceira coluna com os sinais (+), (-) ou (0), que correspondem, respectivamente, a acelerações positivas, negativas ou nulas. Sinal da velocidade AB BC CD DE EF FG Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 Tipo de movimento Sinal da aceleração 7 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 09 - Um ponto material move-se no eixo das posições (x). No instante t = 0 s, ele se encontra na posição x = + 10 m. A partir desse instante, um observador mede a velocidade da partícula em função do tempo e constrói o gráfico a seguir. Baseando-se no gráfico, complete: A) A velocidade da partícula no instante: I. 0,2 segundo, é v = __________ II. 3 segundos, é v = __________ III. 5,5 segundos, é v = __________ B) Em quais instantes a velocidade do móvel é nula? C) Em qual intervalo de tempo a partícula permanece em repouso? Ainda com base no gráfico, determine: D) A aceleração média do movimento, em m/s2, nos intervalos de tempo: I. de 0 s a 2 s; II. de 2 s a 4 s; III. de 4 s a 6 s; IV. de 6 s a 7 s; V. de 2 s a 6 s. E) A aceleração da partícula, em m/s2, nos instantes: I. t = 1,5 s; II. t = 3 s; III. t = 5 s; IV. t = 6,5 s; F) O deslocamento da partícula, em metros, entre os instantes t = 0 s e t = 8 s. G) A distância percorrida pela partícula, em metros, entre os instantes t = 0 s e t = 8 s. H) A posição final da partícula, ou seja, sua posição ao final de 8 segundos. Gráfico aceleração x tempo (a x t) No gráfico a x t, a aceleração (a) do móvel é representada no eixo das ordenadas, e o tempo (t), no eixo das abscissas, conforme ilustra a figura 13. Determinação gráfica da variação da velocidade - O gráfico aceleração x tempo permite determinar a variação da velocidade (Δv) de um móvel a partir do cálculo da área (A) da região compreendida entre a curva e o eixo dos tempos. Essa propriedade da área no gráfico a x t é válida para qualquer tipo de movimento, mesmo nos casos em que o módulo da aceleração varia continuamente com o tempo, conforme ilustra a figura 13. No entanto, para demonstrar essa propriedade, faz-se necessário utilizar cálculo integral, cujo estudo é desenvolvido em cursos superiores. Por essa razão, demonstraremos apenas para o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV). Como no MRUV o módulo da aceleração a é constante, Fig. 13 o gráfico revela uma reta paralela ao eixo os tempos, conforme mostrado na figura 14. Nela, a área do retângulo sombreado vale a . t , produto que corresponde à variação da velocidade (Δv) no intervalo de tempo de 0 a t. Logo, A “área” sob a curva do gráfico aceleração x tempo fornece a variação da velocidade (Δv) do móvel. Fig. 14 Observação: A área de um gráfico sempre representa a variação de uma grandeza, e não a grandeza em si. Exemplos: Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 8 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS No gráfico velocidade x tempo, a “área” representa o deslocamento (Δx) do móvel, que é a variação da sua posição. No gráfico aceleração x tempo, a “área” representa a variação da velocidade (Δv). Exercício de Fixação 10 - As afirmações abaixo estão relacionadas ao gráfico aceleração x tempo para o movimento de uma partícula em uma trajetória retilínea. Leia atentamente cada uma das afirmativas e, com base no gráfico, assinale com V as verdadeiras e com F as falsas. ( ) No instante t = 0 s, a partícula encontra-se na origem do eixo da posição, ou seja, em x0 = 0 m. ( ) No instante t = 0 s, a velocidade da partícula é zero (v0 = 0). ( ) A velocidade da partícula cresce proporcionalmente com o tempo. ( ) O movimento da partícula é retilíneo uniformemente acelerado. ( ) O movimento da partícula é retilíneo acelerado, mas não uniformemente. ( ) Se em t = 0 s a velocidade da partícula for igual a 2,0 m/s, sua velocidade no instante t = 2 s será 7,0 m/s. 11 - Os gráficos aceleração x tempo para o movimento de uma partícula em uma trajetória retilínea em quatro situações diferentes estão representados abaixo. Se os eixos de todos os gráficos têm a mesma escala, em qual dos gráficos o móvel apresenta maior variação do módulo da velocidade? Questões de Vestibulares e do Enem 01 - (UFMG) - O gráfico abaixo corresponde ao movimento de um carro entre os instantes 0 e t. Sabendo-se que o carro permaneceu parado durante um certo intervalo de tempo, a grandeza representada no eixo vertical poderá ser: A) somente o deslocamento. B) somente a velocidade. C) somente a aceleração. D) qualquer uma das grandezas: deslocamento ou velocidade. E) qualquer uma das grandezas: deslocamento, velocidade ou aceleração. 02 - (UFMG) - Uma pessoa parte de um ponto P, vai até um ponto Q e volta ao ponto P, deslocando-se em linha reta com movimento aproximadamente uniforme. O gráfico posição x em função do tempo t que melhor representa esse movimento é Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 9 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 03 - O gráfico abaixo representa a posição em função do tempo de duas partículas A e B que percorrem a mesma trajetória em pistas paralelas. Pela interpretação do gráfico, podemos garantir que: A) As partículas partem de posições diferentes com a mesma velocidade. B) As partículas movem-se em linha reta C) No instante t1, as partículas não estão emparelhadas. D) As partículas percorrem a mesma distância. E) As partículas partem de posições diferentes com velocidades diferentes e conservam suas velocidades. 04 - (UFMG) - Uma pessoa passeia durante 30 minutos. Neste tempo ela anda, corre e também pára por alguns instantes. O gráfico representa a distância (x) percorrida por esta pessoa em função do tempo de passeio (t). Pelo gráfico pode-se afirmar que, na sequência do passeio da pessoa, ela: A) B) C) D) andou (1), correu (2), parou (3) e andou (4). andou (1), parou (2), correu (3) e andou (4). correu (1), andou (2), parou (3) e correu (4). correu (1), parou (2), andou (3) e correu (4). 05 - (UFMG) - Um carro está andando ao longo de uma estrada reta e plana. Sua posição em função do tempo está representada neste gráfico: Sejam VP, VQ e VR os módulos das velocidades do carro, respectivamente, nos pontos P, Q e R, indicados nesse gráfico. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que A) VQ < Vp < VR. B) VP < VR < VQ. C) VQ < VR < VP. D) VP < VQ < VR. 06 - (FCMMG) - Os gráficos abaixo referem-se às distâncias percorrida por três móveis à medida em que o tempo passa. Podemos afirmar que o módulo da velocidade diminuiu em: A) I B) II C) III D) I, II eIII E) nenhum dos movimentos. 07 - (UFMG) - Um ônibus está parado em um sinal. Quando o sinal abre. Esse ônibus entra em movimento e aumenta sua velocidade até um determinado valor. Ele mantém essa velocidade até se aproximar de um ponto de ônibus quando, então, diminui a velocidade até parar. O gráfico posição x em função do tempo t que melhor representa esse movimento é: Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 10 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 08 - (UFMG) - Em uma corrida de Fórmula 1, o piloto Miguel Sapateiro passa, com seu carro, pela linha de chegada e avança em linha reta, mantendo velocidade constante. Antes do fim da reta, porém, acaba a gasolina do carro, que diminui a velocidade progressivamente até parar. Considere que, no instante inicial. t = 0, o carro passa pela linha de chegada, onde x=0. Assinale a alternativa cujo gráfico da posição x em função do tempo t melhor representa o movimento desse carro. 09 - (FCMMG) - Uma pedra P cai do alto do poço de um elevador E enquanto este sobe a partir do andar térreo h = 0 com velocidade constante. A altura h zero será considerada no andar térreo. O gráfico altura h versus tempo t que melhor representa os movimentos da pedra e do elevador até o momento do encontro dos dois é: (PUC-MG)- As questões 10 e 11 referem-se ao gráfico, que descreve o movimento de um móvel. 10 - O móvel esteve acelerado no trecho: A) AB B) BC C) OA D) CD E) DE 11 . O móvel esteve em repouso no trecho: A) OA B) BC C) CD D) AB E) DE 12 - (UFPA) - O gráfico abaixo representa a posição de duas partículas A e B em função do tempo. Pela interpretação do gráfico, podemos garantir que: A) As partículas partem de posições diferentes com velocidades diferentes. B) As partículas partem de posições diferentes com a mesma velocidade. C) As partículas partem de posições diferentes com velocidades distintas e conservam suas velocidades. D) As partículas partem da mesma posição com a mesma velocidade. E) As partículas partem da mesma posição com velocidades diferentes. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 11 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 13 - (UFMG) - Uma criança arremessa uma bola, verticalmente para cima. Desprezando-se a resistência do ar, o gráfico que melhor representa a altura h da bola, em função do tempo t é: 14 - ENEM - O gráfico ao lado modela a distância percorrida, em km, por uma pessoa em certo período de tempo. A escala de tempo a ser adotada para o eixo das abscissas depende da maneira como essa pessoa se desloca. Qual é a opção que apresenta a melhor associação entre meio ou forma de locomoção e unidade de tempo, quando são percorridos 10 km? A) B) C) D) E) carroça – semana carro – dia caminhada – hora bicicleta – minuto avião – segundo 15 - (UFSC) - Dois trens partem, em horários diferentes, de duas cidades situadas nas extremidades de uma ferrovia, deslocando-se em sentidos contrários. O trem Azul parte da cidade A com destino à cidade B, e o trem Prata da cidade B com destino à cidade A. O gráfico representa as posições dos dois trens em função do horário, tendo como origem a cidade A (d = 0). Considerando a situação descrita e as informações do gráfico, assinale a(s) proporsição(ões) CORRETA(S): (01) O tempo de percurso do trem Prata é de 18 horas. (02) Os dois trens gastam o mesmo tempo no percurso: 12 horas. (04) A velocidade média dos trens é de 60 km/h. (08) O trem Azul partiu às 4 horas da cidade A. (16) A distância entre as duas cidades é de 720 km. (32) Os dois trens se encontram às 11 horas. 16 - (UFMG) - Ângela e Tânia iniciam, juntas, um passeio de bicicleta em tomo de uma lagoa. Neste gráfico, está registrada a distância que cada uma delas percorre, em função do tempo: Após 30 minutos do inicio do percurso, Tânia avisa a Ângela, por telefone, que acaba de passar pela igreja. Com base nessas informações, são feitas duas observações: I. II. Ângela passa pela igreja 10 minutos após o telefonema de Tânia. Quando Ângela passa pela igreja, Tânia está 4 km à sua frente. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 12 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS Considerando-se a situação descrita, é CORRETO afirmar que A) apenas a observação I está certa. B) apenas a observação II está certa. C) ambas as observações estão certas. D) nenhuma das duas observações está certa. 17 - (CEFET-MG) - A figura representa a variação da posição de um móvel com o tempo. A velocidade do objeto em t = 10 s, em cm/s, A) B) C) D) E) zero. 0,25. 0,50. 2,0. 4,0. 18 - (PUC-MG) - O gráfico representa a posição de uma partícula em movimento retilíneo, como função do tempo. Afirma-se que: A) B) C) D) E) No instante t = 2,0 s a velocidade é nula. No intervalo (0,0s; 2,0s) a velocidade é constante. No intervalo (2,0s; 4,0s) a velocidade média é nula. No intervalo (4,0s; 6,0s) o movimento é uniforme. c) No intervalo (4,0s; 6,0s) a partícula percorreu 20m. 19 - (UFMG) - O gráfico a seguir mostra como varia a posição em função do tempo para um carro que se desloca em linha reta. No tempo t = 60 s, a velocidade do carro é: A) 5,0 m/s B) 7,0 m/s C) 10 m/s D) 12 m/s 20 - (MACKENZIE) - Um móvel se desloca sobre uma reta conforme o diagrama ao lado. O instante em que a posição do móvel é de +20 m é: A) B) C) D) E) 6s 8s 10 s 12 s 14 s 21 - (VUNESP) - O gráfico abaixo mostra como varia a velocidade de um móvel em função do tempo durante parte de seu movimento. O movimento representado pelo gráfico pode ser o de uma: A) esfera que desce por um plano inclinado e continua rolando por um plano horizontal; B) criança deslizando num escorregador de um parque infantil; C) fruta que cai de uma árvore; Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 13 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS D) composição do metrô, que se aproxima de uma estação e pára; E) bala no interior de um cano de arma, logo após o disparo. 22 - (UFMG) - Uma criança arremessa uma bola, verticalmente, para cima. Desprezando-se a resistência do ar, o gráfico que representa corretamente a velocidade v da bola, em função do t, é: 23 - (FCMMG) - O gráfico ao lado mostra como a velocidade de uma pequena esfera varia com o tempo ao longo de uma certa trajetória. A seguir, são apresentadas quatro superfícies por onde desliza uma esfera que se movimenta dentro do campo gravitacional terrestre. Assinale a alternativa que apresenta uma superfície cujo perfil corresponde ao movimento da esfera no gráfico. 24 - (FUVEST) - Qual dos gráficos abaixo representa melhor a velocidade (v), em função do tempo (t), de uma composição do metrô em viagem normal, parando em várias estações? 25 - Dois automóveis A e B, cujas velocidades são descritas pelo gráfico abaixo, movem-se na mesma estrada retilínea, passando pela origem (x0 = 0 m) no instante t = 0 s. No instante t = 4,0s, pode-se afirmar que A e B: A) B) C) D) têm a mesma aceleração. percorreram a mesma distância. estão na mesma posição em relação a origem (x0 = 0 m). têm a mesma velocidade. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 14 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS 26 - (ENEM) - Em uma prova de 100 m rasos, o desempenho típico de um corredor padrão é representado pelo gráfico a seguir: Baseado no gráfico, em que intervalo de tempo a velocidade do corredor é aproximadamente constante? A) B) C) D) E) Entre 0 e 1 segundo. Entre 1 e 5 segundos. Entre 5 e 8 segundos. Entre 8 e 11 segundos. Entre 12 e 15 segundos. 27 - (ENEM) - Baseado no gráfico do exercício anterior, em que intervalo de tempo o corredor apresenta aceleração máxima? A) B) C) D) E) Entre 0 e 1 segundo. Entre 1 e 5 segundos. Entre 5 e 8 segundos. Entre 8 e 11 segundos. Entre 12 e 15 segundos. 28 - (UFMG) - Dois trens A e B partem de um mesmo ponto em linhas paralelas, tendo as suas velocidades em função do tempo, descritas pelo gráfico abaixo. A distância que separa os dois trens após três horas de percurso será: A) B) C) D) E) 120 Km 60 Km 30 Km 20 Km 0 Km 29 - (UFMG) - A velocidade de uma partícula que se movimenta em linha reta é representada, em função do tempo, pelo gráfico: Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 15 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS A respeito do movimento da partícula, pode-se afirmar que: A) é acelerado para a direita todo o tempo, ou seja, de 0 ao 5º segundo. B) é uniforme e sempre para a direita. C) é uniforme para a direita, até o 3º segundo, depois fica retardado para a esquerda, até o 5º segundo. D) é uniforme para a direita até o 2º segundo; torna-se retardado, ainda para a direita, até o 3º segundo; neste instante torna-se acelerado para a esquerda, até o 5° segundo. E) é retardado para a direita, até o 3º segundo; a partir daí, torna-se uniforme para a esquerda, até o 5º segundo. INSTRUÇÁO: As questões 30, 31, 32, 33 e 34 referem-se ao seguinte enunciado: Uma partícula pode mover-se no eixo da posição (x). No instante t = 0 s, ela se encontra na posição x0 = + 10 m. A partir deste instante, um observador mede a velocidade da partícula em função do tempo e constrói o gráfico a seguir. 30 - No intervalo de tempo (4 s; 6 s), a aceleração do movimento mede, em m/s 2: A) - 20 B) - 5 C) - 1 D) + 2 E) + 20 31 - No tempo t = 5 s, a aceleração da partícula é, em m/s2: A) 0 B) - 20 C) - 1 D) + 2 E) + 20 32 - O deslocamento da partícula entre os instantes t = 0 s e t = 6 s foi, em metros, de: A) +5 B) + 60 C) - 15 D) - 25 E) - 60 33 - A distância percorrida pela partícula entre os instantes t = 0,0 s, e t = 6,0 s foi, em metros, de: A) 5 B) 10 C) 15 D) 70 E) 80 34 - No fim de 6 segundos, a partícula estará afastada da origem das posições: A) + 5 m B) - 10 m C) + 15 m D) - 25m E) + 70 m 35 - (UFMG) - Uma pedra é lançada verticalmente, de baixo para cima, com velocidade inicial + 2,0 m/s. O gráfico que melhor representa a velocidade da pedra em função do tempo é: Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 16 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS (PUC-MG) - INSTRUÇÁO: Considere a posição s e a velocidade v de uma partícula. As questões 36 e37 referem-se às curvas s x t e v x t abaixo. 36 - Um movimento retilíneo e uniforme pode ser representado pelas curvas: A) I e VII B) II e VII C) III e VI D) III e VIII E) IV e V 37 - Um movimento retilíneo uniformemente acelerado pode ser representado pelas curvas: A) I e VII B) II e VII C) III e V D) III e VIII E) IV e V 38 - (UFMG) - Numa corrida, Rubens Barrichello segue atrás de Felipe Massa, em um trecho da pista reto e plano. Inicialmente, os dois carros movem-se com velocidade constante de mesmos módulo, direção e sentido. No instante t1 Felipe aumenta a velocidade de seu carro com aceleração constante; e, no instante t2, Barrichello também aumenta a velocidade do seu carro com a mesma aceleração. Considerando essas informações, assinale a alternativa cujo gráfico melhor descreve o módulo da velocidade relativa entre os dois veículos, em função do tempo. 39 - (ENEM) - O tempo que um ônibus gasta para ir do ponto inicial ao ponto final de uma linha varia, durante o dia, conforme as condições do trânsito, demorando mais nos horários de maior movimento. A empresa que opera essa linha forneceu, no gráfico abaixo, o tempo médio de duração da viagem conforme o horário de saída do ponto inicial, no período da manhã. Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 17 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS De acordo com as informações do gráfico, um passageiro que necessita chegar até as 10h30min ao ponto final dessa linha, deve tomar o ônibus no ponto inicial, no máximo, até as: A) 9h20min B) 9h30min C) 9h00min D) 8h30min E) 8h50min GABARITO EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01 - A) +20 m/s B) 0 m/s C) - 10 m/s 02 - A) F V V B) V V V C) V V V V V 03 AB BC CD DE EF FG GH HI IJ sinal da velocidade + + 0 + + 0 tipo de movimento MRU MRUR MRUA MRU Repouso MRUR MRUA MRU Repouso sinal da aceleração 0 0 0 + + 0 0 04 A) I. X3 = +80 m II. X8 = - 40 m III. X12 = + 40 m B) Nos instantes: 0 s, 6 s e 10 s. C) A partícula permanece em repouso no intervalo de tempo de 11 s até 12 s. D) I. 0m II. - 120 m III. + 40 m E) I. 160 m II. 0m III. 280 m F) I. + 20 m/s II. 0 m/s III. - 20 m/s G) I. + 40 m/s II. 0 m/s III. - 40 m/s IV. 0 m/s 05 - A 06 A) +5 m/s2 B) 0 m/s2 C) - 2,5 m/s2 07 - A) V V V V. B) F V V V V V 08 AB BC CD DE EF FG sinal da velocidade + + + 0 tipo de movimento MRUA MRU MRUR MRUA MRUR Repouso sinal da aceleração + 0 + 0 09 A) v = + 1 m/s v = + 10 m/s v = - 5 m/s B) Nos instantes 0 s e 5 s, e no intervalo de tempo de 7 s até 8 s. C) No intervalo de tempo de 7 s até 8 s. D) 5 m/s2 0 m/s2 - 10 m/s2 + 10 m/s2 E) 5 m/s2 0 m/s2 - 10 m/s2 + 10 m/s2 F) Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 - 5 m/s2 0 m/s 18 ESTUDO GRÁFICO DOS MOVIMENTOS + 25 m G) 45 m H) + 35 m 10 - F F F F V V 11 - B QUESTÕES DE VESTIBULARES E DO ENEM 01) A 02) A 03) E 04) A 05) C 06) A 07) A 08) A 09) B 10) A 11) D 12) B 13) D 14) C 15) 62 16) C 17) C 18) A 19) C 20) C 21) D 22) C 23) C 24) C 25) D 26) C 27) A 28) D 29) D 30) A 31) B 32) B 33) E 34) E 35) A 36) A 37) C 38) A 39) E Física - Prof. Cebola: 3281 - 1556 19