UNICAMP 1999 (2ª fase) — questão 1 de Física

DiscursivaCinemática — velocidade medida por sensores de um radar de rua2ª fase · Física (discursiva)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 1 de Física do UNICAMP 1999 (2ª fase)

Enunciado em texto

Considere g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2 sempre que necessário para a resolução da prova.

A figura abaixo mostra o esquema simplificado de um dispositivo colocado em uma rua para controle de velocidade de automóveis (dispositivo popularmente chamado de radar).

(Figura: uma rua vista de cima, com um carro vindo da esquerda e andando para a direita (seta). Atravessando a rua há dois sensores, S1S_1 e, mais adiante, S2S_2, separados por d=2d = 2 m; os dois estão ligados a um computador, que está ligado a uma câmera. Mais adiante, depois dos sensores, uma linha tracejada atravessa a rua.)

Os sensores S₁ e S₂ e a câmera estão ligados a um computador. Os sensores enviam um sinal ao computador sempre que são pressionados pelas rodas de um veículo. Se a velocidade do veículo está acima da permitida, o computador envia um sinal para que a câmera fotografe sua placa traseira no momento em que esta estiver sobre a linha tracejada. Para um certo veículo, os sinais dos sensores foram os seguintes:

(Gráfico: sinais de S1S_1 (em cima) e de S2S_2 (embaixo) em função de tt (s), com o eixo marcado em 0; 0,1; 0,2 e 0,3 e linhas verticais pontilhadas a cada 0,05 s. S1S_1 dá um pulso estreito em t=0t = 0 e outro em t=0,15t = 0{,}15 s. S2S_2 dá um pulso em t=0,1t = 0{,}1 s e outro em t=0,25t = 0{,}25 s.)

a) Determine a velocidade do veículo em km/h.

b) Calcule a distância entre os eixos do veículo.

(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 1999, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.

Resolução comentada

O que a questão pede: (a) a velocidade do carro, a partir dos sinais dos sensores; (b) a distância entre o eixo da frente e o de trás.

Item (a) — as rodas da frente. O primeiro pulso de S1S_1 (em t = 0) e o primeiro de S2S_2 (em t = 0,1 s) são as rodas dianteiras passando por cada sensor. Elas andaram os 2 m entre os sensores em 0,1 s:

v=ΔsΔt=20,1=20 m/sv = \frac{\Delta s}{\Delta t} = \frac{2}{0{,}1} = 20\ \text{m/s}

v=20×3,6=72 km/hv = 20 \times 3{,}6 = 72\ \text{km/h}

Conferindo: as rodas traseiras passam por S1S_1 em 0,15 s e por S2S_2 em 0,25 s: também 0,1 s para 2 m. A velocidade ficou constante.

Item (b) — o tempo entre os eixos. Pelo mesmo sensor S1S_1 passam a roda da frente (t = 0) e, depois, a de trás (t = 0,15 s). Nesse tempo o carro avançou exatamente a distância entre os eixos:

x=v Δt=20×0,15=3,0 mx = v\,\Delta t = 20 \times 0{,}15 = 3{,}0\ \text{m}

⚠️ A armadilha: no item (b), usar o intervalo entre o primeiro pulso de S1S_1 e o primeiro de S2S_2 (0,1 s), que dá 2 m: isso é só a distância entre os sensores. A distância entre os eixos sai de dois pulsos do mesmo sensor.

A ideia em uma frase: pulsos de sensores diferentes para a mesma roda dão a velocidade; pulsos do mesmo sensor para rodas diferentes dão a distância entre os eixos.

Resposta: (a) v=20v = 20 m/s =72= 72 km/h; (b) 3,0 m.

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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