UFU 2013-2 — questão 20 de Física

Enunciado em texto
Um programa computacional é acoplado a um veículo, de modo que, a cada instante de seu movimento, o dispositivo computacional obtém os dados de velocidade do veículo e o projeta em um gráfico. Em um determinado deslocamento, o gráfico obtido foi o apresentado a seguir:
[Gráfico: v (m/s) no eixo vertical, de −30 a 30, e t (s) no eixo horizontal, de 0 a 80. A velocidade sobe em linha reta de 0 (t = 0) a 30 m/s (t = 10 s); fica constante em 30 m/s de 10 s a 20 s; cai em linha reta de 30 m/s (t = 20 s) a −30 m/s (t = 30 s), cruzando o eixo do tempo em t = 25 s; fica constante em −30 m/s de 30 s a 50 s; e sobe em linha reta de −30 m/s (t = 50 s) até 0 (t = 80 s).]
Considerando que, nos trechos em que a velocidade varia, isso ocorre de modo uniformemente variado, se, em vez do gráfico da velocidade, o programa gerasse o da aceleração em função do tempo, qual dos gráficos a seguir representaria o mesmo movimento expresso anteriormente?
A) [Gráfico a (m/s²) × t (s): a = 3 de 0 a 10 s; a = 0 de 10 a 20 s; a = −6 de 20 a 30 s; a = 0 de 30 a 50 s; a = 3 de 50 a 80 s.]
B) [Gráfico a (m/s²) × t (s): a = 3 de 0 a 10 s; a = 0 de 10 a 20 s; a = 6 de 20 a 30 s; a = 0 de 30 a 50 s; a = 3 de 50 a 80 s.]
C) [Gráfico a (m/s²) × t (s): a desce em linha reta de 0 (t = 0) a −30 (t = 10 s); fica em −30 de 10 a 20 s; sobe em linha reta até 30 (t = 30 s), cruzando o zero em t = 25 s; fica em 30 de 30 a 50 s; e desce em linha reta até 0 (t = 80 s).]
D) [Gráfico a (m/s²) × t (s): a sobe em linha reta de 0 (t = 0) a 30 (t = 10 s); a = 0 de 10 a 20 s; desce em linha reta de 0 (t = 20 s) a −30 (t = 30 s); a = 0 de 30 a 50 s; e sobe em linha reta de 0 (t = 50 s) a 30 (t = 80 s).]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2013-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: transformar o gráfico v × t no gráfico a × t, trecho por trecho.
Passo 1 — a regra. Em cada trecho reto do gráfico v × t, o movimento é uniformemente variado e a aceleração é constante, igual à inclinação da reta:
Onde a velocidade é constante (trecho horizontal), a aceleração é zero. O gráfico a × t, portanto, tem que ser feito de degraus horizontais, não de rampas.
Passo 2 — trecho a trecho:
Passo 3 — comparando com as alternativas. As alternativas C e D são feitas de rampas: copiam o formato do gráfico da velocidade e já estão descartadas. A alternativa B põe +6 m/s² no trecho de 20 a 30 s, onde a velocidade diminui (a aceleração é negativa). A alternativa A acerta os quatro primeiros trechos (3, 0, −6 e 0), mas no último trecho mostra 3 m/s², quando o certo é 1 m/s²: a velocidade varia 30 m/s em 30 s, e não em 10 s.
Esse é o defeito da questão: nenhum dos quatro gráficos representa o movimento. O gráfico da alternativa A estaria certo se o último degrau estivesse na altura de 1 m/s² (ou se, no gráfico da velocidade, o último trecho durasse só 10 s).
⚠️ A armadilha: calcular a última inclinação “de olho”, achando que, como a variação de velocidade (30 m/s) é a mesma do primeiro trecho, a aceleração também é 3 m/s². A aceleração depende também do intervalo de tempo: o primeiro trecho dura 10 s, o último dura 30 s.
A ideia em uma frase: a aceleração é a inclinação do gráfico v × t: reta inclinada vira degrau, reta horizontal vira zero, e a inclinação depende do Δt de cada trecho.
Resposta: questão anulada pela UFU no gabarito oficial definitivo. Pela física, a aceleração vale 3, 0, −6, 0 e +1 m/s² nos cinco trechos. O gráfico da alternativa A só erra o último trecho (mostra 3 m/s² em vez de 1 m/s²), e nenhuma alternativa representa corretamente o movimento.
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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