Santa Marcelina 2023 (2º semestre) — questão 53 de Física
Enunciado em texto
Para ensinar seu filho a andar de bicicleta, João colocou-o parado diante de si, sentado na bicicleta, e a empurrou durante cinco segundos. O gráfico mostra como variou a intensidade da força resultante (R) que atuou sobre a bicicleta durante o intervalo de tempo em que João a empurrou.
[Gráfico: R (N) × t (s). A força sobe em linha reta de 0, em t = 0, até 21 N, em t = 2 s, e fica constante em 21 N de t = 2 s até t = 5 s.]
Sabendo que a massa da bicicleta com a criança era de 40 kg, a velocidade da bicicleta no instante em que João parou de empurrá-la era de
(A) 1,8 m/s.
(B) 2,6 m/s.
(C) 3,0 m/s.
(D) 1,2 m/s.
(E) 2,1 m/s.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2023 (2º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a velocidade da bicicleta em t = 5 s, partindo do repouso.
Passo 1 — o impulso é a área sob o gráfico R × t. A força varia, então não dá para usar uma aceleração única. Mas o impulso da força resultante é a área do gráfico. Ela é um triângulo (de 0 a 2 s) mais um retângulo (de 2 s a 5 s):
Passo 2 — teorema do impulso. O impulso da resultante é igual à variação da quantidade de movimento. A bicicleta partiu do repouso:
⚠️ A armadilha: tratar a força como se fosse 21 N durante os 5 s inteiros. Isso dá I = 105 N·s e v ≈ 2,6 m/s (alternativa B), esquecendo que nos 2 primeiros segundos a força ainda estava crescendo.
A ideia em uma frase: a área do gráfico força × tempo é o impulso, que é igual à variação da quantidade de movimento.
Resposta: alternativa E (2,1 m/s).
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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