PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 33 (2º exame) da UERJ 2013

2º exame · Ciências da Natureza e Matemática · Física: Queda livre e lançamento vertical

Três pequenas esferas, \text{E}_1, \text{E}_2 e \text{E}_3, são lançadas em um mesmo instante, de uma mesma altura, verticalmente para o solo. Observe as informações da tabela:

Esfera Material Velocidade inicial
\text{E}_1 chumbo v_1
\text{E}_2 alumínio v_2
\text{E}_3 vidro v_3

A esfera de alumínio é a primeira a alcançar o solo; a de chumbo e a de vidro chegam ao solo simultaneamente.

A relação entre v_1, v_2 e v_3 está indicada em:

  1. A
    v_1 < v_3 < v_2
  2. B
    v_1 = v_3 < v_2
  3. C
    v_1 = v_3 > v_2
  4. D
    v_1 < v_3 = v_2
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Resolução comentada

Na queda vertical sem resistência do ar, todas as esferas têm a mesma aceleração g, qualquer que seja o material ou a massa. A massa não influi no movimento.

A posição de cada esfera, medida para baixo a partir da altura de lançamento, é:

h = v_0 t + \frac{g t^2}{2}

Todas partem da mesma altura, então h é o mesmo para as três. Assim, quem chega primeiro ao solo (menor t) é quem tem maior velocidade inicial: com g e h fixos, quanto maior v_0, menor o tempo necessário.

  1. O alumínio chega primeiro, então tem a maior velocidade inicial: v_2 é a maior.
  2. O chumbo e o vidro chegam juntos, no mesmo tempo t. Na equação acima, h, g e t são iguais para os dois, logo v_1 = v_3.

Juntando as duas conclusões:

v_1 = v_3 < v_2

O material das esferas é só um distrator: ele não altera o tempo de queda, apenas as velocidades iniciais diferentes alteram.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASupõe velocidades diferentes para chumbo e vidro, mas eles chegam juntos, então v_1 = v_3.
  • CInverte a relação: quem chega primeiro tem a maior velocidade inicial, não a menor.
  • DIguala o vidro ao alumínio, que chegou antes, e deixa o chumbo diferente do vidro, contrariando a chegada simultânea.

Assuntos: Queda livre e lançamento vertical, Movimento uniformemente variado (MUV).

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Ver como caiu na prova Questão 33 no caderno 2º Exame de Qualificação da UERJ 2013

Fonte: UERJ 2013 · 2º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗