FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Questão 63

Dois veículos que trafegam com velocidade constante em uma estrada, na mesma direção e sentido, devem manter entre si uma distância mínima. Isso porque o movimento de um veículo, até que ele pare totalmente, ocorre em duas etapas, a partir do momento em que o motorista detecta um problema que exige uma freada brusca. A primeira etapa é associada à distância que o veículo percorre entre o intervalo de tempo da detecção do problema e o acionamento dos freios. Já a segunda se relaciona com a distância que o automóvel percorre enquanto os freios agem com desaceleração constante.

Considerando a situação descrita, qual esboço gráfico representa a velocidade do automóvel em relação à distância percorrida até parar totalmente?

Alternativas
A) Alternativa A
B) Alternativa B
C) Alternativa C
D) Alternativa D Correta
E) Alternativa E
Resolução Comentada

1. Análise do comando e definição do objetivo. A questão solicita o esboço do gráfico da velocidade em função da distância percorrida (\(v \times d\)) até a parada total. O movimento divide-se em duas etapas consecutivas:

  • Etapa 1 (Tempo de reação): O motorista percebe o perigo, mas ainda não acionou os freios. O veículo mantém velocidade constante (\(v = v_0\)).
  • Etapa 2 (Frenagem): Os freios são acionados, impondo uma desaceleração constante (\(a < 0\)) até o repouso (\(v = 0\)).

2. Modelo matemático e Equação de Torricelli. Na primeira etapa, a velocidade constante gera um segmento retilíneo e horizontal inicial no gráfico \(v \times d\). Na segunda etapa (frenagem), a velocidade instantânea relaciona-se com o deslocamento acumulado (\(\Delta d\)) através da Equação de Torricelli:

\[v^2 = v_0^2 + 2a \Delta d\]

Como a aceleração é negativa (\(a = -|a|\)), isolando a velocidade temos:

\[v(\Delta d) = \sqrt{v_0^2 - 2|a|\Delta d}\]

Essa relação quadrática (não linear) descreve uma curva parabólica decrescente que se conecta ao trecho horizontal inicial de reação.

3. Análise das alternativas gráficas.

  • (A) Incorreta: Mostra a velocidade caindo imediatamente, omitindo o trecho reto inicial do tempo de reação.
  • (B) Incorreta: Apresenta uma queda linear na frenagem, ignorando a relação quadrática dada por Torricelli.
  • (C) Incorreta: Não apresenta o patamar constante inicial associado ao tempo de reação.
  • (D) Correta: Apresenta o trecho retilíneo horizontal inicial (tempo de reação com velocidade constante) seguido por uma curva parabólica decrescente e suave (frenagem sob desaceleração constante).
  • (E) Incorreta: Mostra a velocidade aumentando antes de diminuir.

Conclusão: Alternativa (D).