O que eu devo estudar sobre movimento uniformemente variado (MUV) para a prova de Ciências da Natureza do ENEM? Se olharmos para provas anteriores, no site do INEP, o ENEM costuma cobrar as fórmulas clássicas como função horária da velocidade, função horária da posição e equação de Torricelli. Também podemos encontrar questões sobre gráficos do MUV.
Precisamos, então saber as fórmulas e como utilizá-las!
Função horária da velocidade no MUV
$$v = v_{0} + at$$
Essa fórmula relaciona a velocidade e tempo. Seu gráfico é uma reta inclinada para cima quando o movimento é acelerado. Quando o movimento é retardado, a reta é inclinada para baixo.
Função horária da posição no MUV
$$S = S_{0} + v_{0} t + \frac{at^{2}}{2}$$
Essa fórmula relaciona a posição e o tempo. Seu gráfico é uma parábola com a concavidade para cima se o movimento é acelerado. Quando o movimento é retardado, temos uma parábola com a concavidade para baixo.
Equação de Torricelli
$$v^{2} = v_{0} ^{2} + 2a\Delta S$$
Essa equação deve ser utilizada quando o tempo não é fornecido ou não é possível encontrá-lo. Se o movimento for acelerado, a aceleração é positiva. Se o movimento for retardado, a aceleração é negativa.
Classificação do MUV
– Movimento progressivo acelerado
Os vetores velocidade e aceleração estão no mesmo sentido que o vetor posição.
– Movimento progressivo retardado
O vetor velocidade está no mesmo sentido que o vetor posição, porém o vetor aceleração está no sentido contrário.
– Movimento retrógrado acelerado
Os vetores velocidade e aceleração estão no sentido contrário ao vetor posição.
– Movimento retrógrado retardado
O vetor velocidade está no sentido contrário ao vetor posição, porém o vetor aceleração está no mesmo sentido.
Agora é hora de praticar com algumas questões do ENEM sobre MUV.
1) Dois veículos que trafegam com velocidade constante em uma estrada, na mesma direção e sentido, devem manter entre si uma distância mínima. Isso porque o movimento de um veículo, até que ele pare totalmente, ocorre em duas etapas, a partir do momento em que o motorista detecta um problema que exige uma freada brusca. A primeira etapa é associada à distância que o veículo percorre entre o intervalo de tempo da detecção do problema e o acionamento dos freios. Já a segunda se relaciona com a distância que o automóvel percorre enquanto os freios agem com desaceleração constante. Considerando a situação descrita, qual esboço gráfico representa a velocidade do automóvel em relação à distância percorrida até parar totalmente? (Solução)
2) Você foi contratado para sincronizar os quatro semáforos de uma avenida, indicados pelas letras O, A, B e C, conforme a figura.
Os semáforos estão separados por uma distância de 500 m. Segundo os dados estatísticos da companhia controladora de trânsito, um veículo, que está inicialmente parado no semáforo O, tipicamente parte com aceleração constante de 1 m s−2 até atingir a velocidade de 72 km h−1 e, a partir daí, prossegue com velocidade constante. Você deve ajustar os semáforos A, B e C de modo que eles mudem para a cor verde quando o veículo estiver a 100 m de cruzá-los, para que ele não tenha que reduzir a velocidade em nenhum momento. Considerando essas condições, aproximadamente quanto tempo depois da abertura do semáforo O os semáforos A, B e C devem abrir, respectivamente? (Solução)
3) Os acidentes de trânsito são causados geralmente por excesso de velocidade. Em zonas urbanas no Brasil, o limite de velocidade normalmente adotado é de 60 km h−1. Uma alternativa para diminuir o número de acidentes seria reduzir esse limite de velocidade. Considere uma pista seca em bom estado, onde um carro é capaz de frear com uma desaceleração constante de 5 m s−2 e que o limite de velocidade reduza de 60 km h−1 para 50 km h−1. Nessas condições, a distância necessária para a frenagem desde a velocidade limite até a parada completa do veículo será reduzida em um valor mais próximo de (Solução)
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