1) A velocidade vetorial média é definida como o deslocamento vetorial total dividido pelo intervalo de tempo correspondente. Ela difere da velocidade escalar média em um movimento unidimensional porque a velocidade escalar média considera apenas a distância total percorrida sobre o tempo total, sem levar em conta a direção do movimento. Já a velocidade vetorial média inclui a direção do deslocamento, o que é importante quando há mudanças na direção do movimento ou, como no caso da pista inclinada, quando há componentes de velocidade em mais de uma direção. 

2) Para calcular a velocidade vetorial média do carrinho, primeiro determinamos o deslocamento vetorial. O deslocamento horizontal é de 20 metros, e o deslocamento vertical é de 1 metro. Usando o teorema de Pitágoras, o deslocamento vetorial total é a raiz quadrada da soma dos quadrados dos deslocamentos em cada direção:

. Agora, calculamos a velocidade vetorial média dividindo o deslocamento vetorial pelo tempo total: velocidade vetorial média = 

. A inclinação da pista afeta a velocidade vetorial média do carrinho porque parte da velocidade do carrinho é usada para vencer a componente vertical do deslocamento, o que significa que o carrinho leva mais tempo para cobrir a mesma distância horizontal do que cobriria em um terreno plano. Isso resulta em uma velocidade vetorial média menor do que a velocidade escalar média, que seria calculada apenas com base na distância horizontal e no tempo total de percurso.

Um grupo de estudantes de Física está projetando um carro de brinquedo que deve percorrer uma pista retilínea em linha reta, mas com pequenas inclinações em algumas áreas. Para entender a dinâmica do carro, os estudantes decidem analisar o movimento de um pequeno carrinho que se move ao longo do eixo x de um sistema de coordenadas, com sua posição inicial em x0 e sua posição final em xf. O tempo que o carrinho leva para ir de x0 até xf é t. Os estudantes observam que, embora o movimento seja predominantemente unidimensional, a pequena inclinação da pista faz com que o carrinho tenha uma velocidade que não pode ser completamente descrita apenas pela velocidade escalar. Com base nesse cenário, responda: (1) O que é a velocidade vetorial média e como ela difere da velocidade escalar média em um movimento unidimensional? (2) Se o carrinho percorre uma distância de 20 metros ao longo do eixo x, com um deslocamento vertical de 1 metro, e o tempo total de percurso é de 4 segundos, calcule a velocidade vetorial média do carrinho, considerando o deslocamento vertical na análise. Explique como a inclinação da pista afeta a velocidade vetorial média do carrinho.

Questão sobre Cinemática: Velocidade Vetorial Média

Disciplina Física

Física

Fonte Originais Teachy

Originais Teachy

BNCC 'EM13CNT309'

'EM13CNT309'

Assunto Cinemática: Velocidade Vetorial Média

Cinemática: Velocidade Vetorial Média

Dificuldade Difícil

Difícil

(Originais Teachy 2023) - Questão Difícil de Física