UFU 2022-2 — questão 20 de Física
Enunciado em texto
Uma pessoa arremessa verticalmente para cima uma bola de tênis que permanece 8 segundos no ar até retornar à mão do arremessador. Desprezando-se a resistência do ar e considerando-se que o traço mais espesso representa a velocidade da bola, e o mais fino, sua aceleração, qual gráfico expressa qualitativamente o comportamento dessas duas variáveis ao longo do referido tempo?
A) [Gráfico: eixo horizontal t(s), com marcas 0, 4 e 8. Traço grosso (“velocidade”): sobe em linha reta de zero, em t = 0, até um máximo em t = 4 s e desce em linha reta até zero em t = 8 s (forma de “Λ”). Traço fino (“aceleração”): reta horizontal abaixo do eixo do tempo (valor negativo constante), de t = 0 a t = 8 s.]
B) [Gráfico: eixo horizontal t(s), com marcas 0, 4 e 8. Traço grosso (“velocid.”): começa num valor positivo máximo em t = 0, desce em linha reta até zero em t = 4 s e sobe em linha reta até o mesmo valor em t = 8 s (forma de “V”). Traço fino (“aceleração”): sobe em linha reta de zero, em t = 0, até um máximo em t = 4 s e desce em linha reta até zero em t = 8 s (forma de “Λ”). Linha pontilhada horizontal na altura dos máximos.]
C) [Gráfico: eixo horizontal t(s), com marcas 0, 4 e 8. Traço grosso (“velocidade”): reta decrescente que começa num valor positivo em t = 0, cruza o zero em t = 4 s e termina num valor negativo de mesmo módulo em t = 8 s. Traço fino (“aceleração”): reta horizontal acima do eixo do tempo (valor positivo constante), de t = 0 a t = 8 s.]
D) [Gráfico: eixo horizontal t(s), com marcas 0, 4 e 8. Traço grosso (“velocidade”): arco curvo que parte de zero em t = 0, atinge o máximo em t = 4 s e volta a zero em t = 8 s. Traço fino (“aceleração”): reta crescente que parte da origem e sobe até t = 8 s.]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2022-2, 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: escolher o gráfico que mostra, qualitativamente, a velocidade e a aceleração de uma bola lançada para cima que fica 8 s no ar.
Passo 1 — a aceleração. Sem resistência do ar, a única força sobre a bola é o peso, durante todo o voo (subindo, parada no alto e descendo). A aceleração é a da gravidade: constante, vertical e para baixo. Orientando o eixo para cima:
No gráfico, isso é uma reta horizontal abaixo do eixo do tempo.
Passo 2 — a velocidade. Com aceleração constante, a velocidade é função do 1º grau do tempo: uma reta de inclinação . A bola sobe por 4 s e desce por 4 s (o tempo de subida é igual ao de descida), então:
A velocidade começa positiva (, para cima), zera no ponto mais alto em t = 4 s e termina negativa em t = 8 s, com o mesmo módulo , quando a bola volta à mão descendo. (Com g = 10 m/s², m/s, mas o gráfico é só qualitativo.)
Passo 3 — testando os gráficos. O traço grosso só está certo em C: reta decrescente, cruzando o zero em t = 4 s e ficando negativa depois. Em A a velocidade começa em zero (a bola não sairia da mão); em B ela vira um “V” sempre positivo, que é o gráfico do módulo da velocidade; em D há uma curva, impossível com aceleração constante. Mas no gráfico C a aceleração está desenhada como reta horizontal acima do eixo, ou seja, positiva, enquanto a velocidade, desenhada com o mesmo sinal de referência, diminui. Isso é contraditório: a inclinação do gráfico de é a aceleração, e ela é negativa. Já o gráfico A tem a aceleração certa (constante e negativa), mas a velocidade errada.
O defeito: nenhum gráfico traz as duas curvas corretas ao mesmo tempo. O C seria a resposta se a reta da aceleração estivesse abaixo do eixo do tempo; do jeito que foi desenhado, ele mostra aceleração positiva com velocidade decrescente, o que é fisicamente inconsistente. Esse é o motivo provável da anulação.
⚠️ A armadilha: achar que a aceleração “acompanha” a velocidade, crescendo na subida ou zerando no ponto mais alto (como sugerem B e D). No ponto mais alto a velocidade é zero, mas a aceleração continua valendo para baixo; senão a bola ficaria parada lá em cima.
A ideia em uma frase: no lançamento vertical sem ar, a aceleração é a gravidade, constante e para baixo, e a velocidade é uma reta que desce, zera no topo e fica negativa na volta.
Resposta: questão anulada pela UFU no gabarito oficial definitivo. A física dá velocidade em reta decrescente (positiva, zero em t = 4 s, negativa até t = 8 s) e aceleração constante e negativa; o gráfico C acerta a velocidade, mas desenha a aceleração positiva, e nenhuma alternativa mostra as duas corretamente.
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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