São Camilo 2018 — questão 41 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto o vagão anda durante os 1 000 s em que a força age.

Passo 1 — a aceleração (segunda lei de Newton). Sem atrito, a força F é a resultante:

$$a = \frac{F}{m} = \frac{16 \times 10^3}{8 \times 10^3} = 2\ \text{m/s}^2$$

Passo 2 — o deslocamento. Força constante dá aceleração constante: é um MUV, partindo do repouso:

$$d = \frac{a\,t^2}{2} = \frac{2 \times (10^3)^2}{2}$$

$$d = 10^6\ \text{m} = 1\,000\ \text{km}$$

Conferindo: ao final, o vagão está a $v = a\,t = 2\,000$ m/s. A velocidade média num MUV que parte do repouso é a metade disso, 1 000 m/s, e 1 000 m/s × 1 000 s = 10⁶ m. (Os números são irreais para um vagão, mas a física é essa.)

⚠️ A armadilha: usar a velocidade final como se fosse constante: 2 000 m/s × 1 000 s = 2 000 km, que nem está nas alternativas. No MUV a velocidade cresce desde zero: daí o fator 1/2 em $at^2/2$.

A ideia em uma frase: força constante sem atrito: a = F/m e, partindo do repouso, d = at²/2.

Resposta: alternativa D (1 000 km).