PUC-SP 2013 (inverno) — questão 16 de Física

Gabarito ECinemática — velocidade escalar média em quatro trechos iguaisVestibular de Inverno · Prova objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 16 de Física do PUC-SP 2013 (inverno)

Enunciado em texto

Um estudante percorre uma praça quadrada de lados iguais a L. Após uma volta completa, em que cada lado da praça foi percorrido com velocidades escalares constantes de módulos iguais a v, 2v, 3v e 4v, o estudante resolveu calcular sua velocidade escalar média ao longo do percurso. O resultado obtido foi

[Figura: um quadrado; a partida é no vértice inferior esquerdo. O lado de baixo é percorrido para a direita com velocidade v; o lado direito, para cima, com 2v; o lado de cima, para a esquerda, com 3v; o lado esquerdo, para baixo, com 4v.]

(A) 10v / 4

(B) 4L / 10v

(C) 10v / 4L

(D) 25v / 48

(E) 48v / 25

(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2013 (Inverno) — PUC-SP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).

Resolução comentada

O que a questão pede: a velocidade escalar média na volta completa.

Passo 1 — a distância total: quatro lados, 4L.

Passo 2 — o tempo de cada lado (t=L/vt = L/v):

t=Lv+L2v+L3v+L4vt = \frac{L}{v} + \frac{L}{2v} + \frac{L}{3v} + \frac{L}{4v}

t=Lv(12+6+4+312)=25 L12 vt = \frac{L}{v}\left(\frac{12 + 6 + 4 + 3}{12}\right) = \frac{25\,L}{12\,v}

Passo 3 — a média:

vm=4L25L/(12v)=48 v25v_m = \frac{4L}{25L/(12v)} = \frac{48\,v}{25}

(Cerca de 1,92v.)

⚠️ A armadilha: a média aritmética das velocidades, (v+2v+3v+4v)/4=10v/4=2,5v(v + 2v + 3v + 4v)/4 = 10v/4 = 2{,}5v (alternativa A). O estudante passa muito mais tempo no lado lento, e por isso a média fica abaixo de 2,5v. Outra é inverter a fração e marcar 25v/48, que nem tem cara de velocidade média entre v e 4v.

A ideia em uma frase: velocidade média é distância total sobre tempo total; com trechos de mesmo comprimento, some os tempos L/v de cada um.

Resposta: alternativa E (48v/25).

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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