EEAR 2018 (CFS 2) — questão 73 de Física

Enunciado em texto
Assinale a alternativa que representa corretamente a função da posição (x) em relação ao tempo (t) de um bloco lançado para baixo a partir da posição inicial com módulo da velocidade inicial ao longo do plano inclinado representado a seguir.
OBSERVAÇÕES:
1) desconsiderar qualquer atrito;
2) considerar o sistema de referência (x) com a posição zero (0) no ponto mais baixo do plano inclinado;
3) admitir a orientação do eixo “x” positiva ao subir a rampa; e
4) g é o módulo da aceleração da gravidade.
[Figura: um plano inclinado (triângulo retângulo) com o ângulo no vértice de baixo, à esquerda, onde fica a origem 0; o cateto de baixo é a “horizontal terrestre” e o ângulo reto está à direita. O eixo x corre ao longo da rampa, apontando para cima. O bloco está na posição , sobre a rampa, e a seta aponta rampa abaixo.]
a)
b)
c)
d)
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2018 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: a função horária do bloco, com os sinais certos para o eixo que sobe a rampa.
Passo 1 — a aceleração. Sem atrito, a normal é perpendicular à rampa e não acelera o bloco ao longo dela. Quem acelera é a componente do peso paralela ao plano, , que aponta sempre rampa abaixo. Como o eixo x é positivo para cima:
Passo 2 — a velocidade inicial. O bloco é lançado para baixo, contra o eixo: a velocidade inicial vale . A posição inicial está do lado positivo: .
Passo 3 — montar o MUV:
Por que não as outras: a (A) troca os sinais, como se o bloco subisse a rampa partindo de uma posição negativa; a (C) usa a componente do peso perpendicular ao plano (essa é anulada pela normal); a (D) usa g inteiro, como numa queda livre.
⚠️ A armadilha: a (C). Com θ medido a partir da horizontal, a componente do peso ao longo da rampa é ; o cosseno fica com a componente que aperta o bloco contra a rampa.
A ideia em uma frase: no plano inclinado sem atrito, a aceleração é g·sen θ rampa abaixo, e cada grandeza leva o sinal do sentido em que aponta.
Resposta: alternativa B ().
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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