UEL 2011 — questão 60 de Física

Gabarito DCinemática — do gráfico v × t ao gráfico a × t (telemetria de um F-1)Vestibular 2011 · 1ª fase · Conhecimentos Gerais · Prova 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 60 de Física do UEL 2011

Enunciado em texto

No circuito automobilístico de Spa Francorchamps, na Bélgica, um carro de Fórmula 1 sai da curva Raidillion e, depois de uma longa reta, chega à curva Les Combes.

[Figura 19: traçado do circuito, visto de cima, com a curva “Raidillion” marcada à esquerda e a curva “Les Combes” marcada à direita, ligadas por um longo trecho reto no alto do desenho.]

Figura 19: Circuito automobilístico de Spa Francorchamps

A telemetria da velocidade versus tempo do carro foi registrada e é apresentada no gráfico a seguir.

[Gráfico: Velocidade (m/s), de 40 a 100, × Tempo (s), de 0 a 25. Segmentos de reta ligando os pontos (0 s; 70 m/s), (2 s; 75 m/s), (5 s; 90 m/s), (23 s; 90 m/s) e (24 s; 50 m/s).]

Qual das alternativas a seguir contém o gráfico que melhor representa a aceleração do carro de F-1 em função deste mesmo intervalo de tempo?

a) [Gráfico: Aceleração (m/s²) × Tempo (s), em degraus: 5 m/s² de 0 a 2 s; 20 m/s² de 2 a 5 s; 30 m/s² de 5 a 23 s; 0 de 23 a 24 s.]

b) [Gráfico: Aceleração (m/s²) × Tempo (s), em degraus: 5 m/s² de 0 a 2 s; −10 m/s² de 2 a 5 s; 0 de 5 a 23 s; −40 m/s² de 23 a 24 s.]

c) [Gráfico: Aceleração (m/s²) × Tempo (s), em degraus: −10 m/s² de 0 a 2 s; −20 m/s² de 2 a 5 s; 0 de 5 a 23 s; 5 m/s² de 23 a 24 s.]

d) [Gráfico: Aceleração (m/s²) × Tempo (s), em degraus: cerca de 2,5 m/s² de 0 a 2 s; 5 m/s² de 2 a 5 s; 0 de 5 a 23 s; −40 m/s² de 23 a 24 s.]

e) [Gráfico: Aceleração (m/s²) × Tempo (s), em degraus: 0 de 0 a 2 s; −10 m/s² de 2 a 5 s; 20 m/s² de 5 a 23 s; 40 m/s² de 23 a 24 s.]

(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2011, 1ª fase — COPS/UEL.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).

Resolução comentada

O que a questão pede: transformar o gráfico de velocidade em gráfico de aceleração.

Passo 1 — a regra. Em cada trecho reto do gráfico v × t, a aceleração é constante e igual à inclinação da reta:

a=ΔvΔta = \frac{\Delta v}{\Delta t}

Passo 2 — trecho a trecho:

0 a 2 s: a=75−702=2,5 m/s20\text{ a }2\ \text{s}:\ a = \frac{75 - 70}{2} = 2{,}5\ \text{m/s}^2

2 a 5 s: a=90−753=5 m/s22\text{ a }5\ \text{s}:\ a = \frac{90 - 75}{3} = 5\ \text{m/s}^2

5 a 23 s: a=90−9018=05\text{ a }23\ \text{s}:\ a = \frac{90 - 90}{18} = 0

23 a 24 s: a=50−901=−40 m/s223\text{ a }24\ \text{s}:\ a = \frac{50 - 90}{1} = -40\ \text{m/s}^2

Passo 3 — comparar. Degraus de 2,5, 5, 0 e −40 m/s²: é o gráfico da alternativa D. Faz sentido com a pista: o carro acelera saindo da Raidillion, anda na reta com velocidade constante e freia forte para entrar na Les Combes.

Por que não as outras: (A) põe aceleração de 30 m/s² justamente no trecho em que a velocidade é constante; (B) e (C) erram o sinal dos primeiros trechos, em que o carro ganha velocidade; (E) dá aceleração positiva na freada.

⚠️ A armadilha: “copiar o desenho” do gráfico de velocidade, achando que velocidade alta significa aceleração alta. É o que faz a alternativa A. No trecho de 5 s a 23 s o carro está rápido (90 m/s), mas a velocidade não muda: a aceleração é zero.

A ideia em uma frase: a aceleração é a inclinação do gráfico v × t: reta subindo dá aceleração positiva, reta horizontal dá zero, reta descendo dá negativa.

Resposta: alternativa D (2,5; 5; 0; −40 m/s²).

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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