Seja a função espaço-tempo s = s(t), em que t representa o tempo. A velocidade média em um intervalo de tempo inicial (t_i) e tempo final (t_f) é dada por uma razão entre a variação do espaço e a variação do tempo. A derivada de uma função aplicada em um ponto pode ser vista como uma taxa de variação instantânea. Na cinemática, dizemos que a função velocidade v = v(t) é a derivada da função espaço em relação ao tempo, enquanto que a aceleração a = a(t) é a derivada da função velocidade em relação ao tempo. Com essas informações, considere a seguinte situação problema: o deslocamento (em metros) de uma partícula, movendo-se ao longo de uma reta, é dado pela equação do movimento s(t) = 4t^3 + 6t + 2, em que t é medido em segundos. Neste contexto, analise as afirmativas a seguir: I. A velocidade média para o período de tempo que começa quando t_i = 1 s e t_f = 2 s é igual a 40,0 m/s. II. A velocidade instantânea quando t = 1 s é igual a 18 m/s. III. A aceleração é sempre constante. IV. A aceleração quando o tempo é t = 1 s é igual a 24 m/s^2. Assinale a alternativa que apresenta a(s) afirmativa(s) correta(s).

Questão

Seja a função espaço-tempo s = s(t), em que t representa o tempo. A velocidade média em um intervalo de tempo inicial (t_i) e tempo final (t_f) é dada por uma razão entre a variação do espaço e a variação do tempo. A derivada de uma função aplicada em um ponto pode ser vista como uma taxa de variação instantânea. Na cinemática, dizemos que a função velocidade v = v(t) é a derivada da função espaço em relação ao tempo, enquanto que a aceleração a = a(t) é a derivada da função velocidade em relação ao tempo. Com essas informações, considere a seguinte situação problema: o deslocamento (em metros) de uma partícula, movendo-se ao longo de uma reta, é dado pela equação do movimento s(t) = 4t^3 + 6t + 2, em que t é medido em segundos. Neste contexto, analise as afirmativas a seguir:

I. A velocidade média para o período de tempo que começa quando t_i = 1 s e t_f = 2 s é igual a 40,0 m/s. II. A velocidade instantânea quando t = 1 s é igual a 18 m/s. III. A aceleração é sempre constante. IV. A aceleração quando o tempo é t = 1 s é igual a 24 m/s^2.

Assinale a alternativa que apresenta a(s) afirmativa(s) correta(s).

Alternativas

Resposta certa

A) II e IV, apenas.

B) II e III, apenas.

C) I, III e IV, apenas.

D) I, II e III, apenas.

E) I, II e IV, apenas.

Explicação

Temos s(t)=4t3+6t+2s(t)=4t^3+6t+2.

I. Velocidade média de ti=1t_i=1 a tf=2t_f=2

vˉ=s(2)−s(1)2−1\bar v=\frac{s(2)-s(1)}{2-1}

Calculando:

  • s(2)=4⋅23+6⋅2+2=4⋅8+12+2=46s(2)=4\cdot 2^3+6\cdot 2+2=4\cdot 8+12+2=46
  • s(1)=4⋅13+6⋅1+2=4+6+2=12s(1)=4\cdot 1^3+6\cdot 1+2=4+6+2=12 Logo,
vˉ=46−121=34 m/s\bar v=\frac{46-12}{1}=34\text{ m/s}

Não é 40,040{,}0 m/s. Afirmativa I é falsa.

II. Velocidade instantânea em t=1t=1

v(t)=s′(t)=(4t3+6t+2)′=12t2+6v(t)=s'(t)=(4t^3+6t+2)'=12t^2+6

Então,

v(1)=12⋅12+6=18 m/sv(1)=12\cdot 1^2+6=18\text{ m/s}

Afirmativa II é verdadeira.

III. A aceleração é sempre constante?

a(t)=v′(t)=(12t2+6)′=24ta(t)=v'(t)=(12t^2+6)'=24t

Como a(t)=24ta(t)=24t depende de tt, não é constante. Afirmativa III é falsa.

IV. Aceleração em t=1t=1

a(1)=24⋅1=24 m/s2a(1)=24\cdot 1=24\text{ m/s}^2

Afirmativa IV é verdadeira.

Portanto, as corretas são II e IV בלבד.

Carregando…

Questões relacionadas

Ver últimas questões