PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 19 do IME 2019

Uma partícula desloca-se solidária a um trilho circular com 0{,}5\ \text{m} de raio. Sabe-se que o ângulo \theta, indicado na figura, segue a equação \theta = t^2, onde t é o tempo em segundos e \theta é o ângulo em radianos. O módulo do vetor aceleração da partícula, em t = 1\ \text{s}, é:
- A\sqrt{5}
- B\sqrt{2}
- C1
- D2\sqrt{5}
- E2
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Resolução comentada
Em movimento circular não uniforme, a aceleração tem duas componentes perpendiculares: a centrípeta, que muda a direção da velocidade, e a tangencial, que muda o módulo da velocidade.
Como \theta = t^2, derivamos para obter as grandezas angulares:
- Velocidade angular: \omega = \dfrac{d\theta}{dt} = 2t, que em t=1\ \text{s} vale 2\ \text{rad/s}.
- Aceleração angular: \alpha = \dfrac{d\omega}{dt} = 2\ \text{rad/s}^2.
Com R = 0{,}5\ \text{m}, passamos para as componentes lineares:
- Centrípeta: a_c = \omega^2 R = 2^2 \cdot 0{,}5 = 2\ \text{m/s}^2.
- Tangencial: a_t = \alpha R = 2 \cdot 0{,}5 = 1\ \text{m/s}^2.
As duas componentes são perpendiculares, então o módulo da aceleração vem do teorema de Pitágoras:
Alternativa A.
Pegadinha: As alternativas C e E correspondem a uma única componente (tangencial ou centrípeta); quem esquece que o movimento é não uniforme cai nelas.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BResulta de somar componentes iguais a 1, o que não corresponde a a_c=2 e a_t=1.
- CConsidera apenas a aceleração tangencial e esquece a centrípeta.
- DDobra o resultado, como se usasse R=1 ou esquecesse o raio de 0{,}5\ \text{m} em parte da conta.
- EConsidera apenas a aceleração centrípeta e esquece a tangencial.
Assunto: Movimento circular uniforme e transmissão de movimento.
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Fonte: IME 2019 · Prova objetiva. Prova oficial ↗