(UNIFESP 2016) - QUESTÃO

Dois veículos, A e B, partem simultaneamente de uma mesma posição e movem-se no mesmo sentido ao longo de uma rodovia plana e retilínea durante 120 s. As curvas do gráfico representam, nesse intervalo de tempo, como variam suas velocidades escalares em função do tempo.
Calcule:
a) o módulo das velocidades escalares médias de A e de B, em m/s, durante os 120 s.
b) a distância entre os veículos, em metros, no instante t = 60 s.


Resolução:                                                                                                                                    
a) O deslocamento dos veículos A e B durante os 120 s pode ser obtido calculando-se a área sob o gráfico   v x t fornecido: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»120«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»20«/mn»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»1200«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Logo, suas velocidades médias podem ser calculadas de acordo com a definição: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/mrow»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mn»1200«/mn»«mn»120«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»10«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/mstyle»«/math»
b) O veículo B se desloca em MUV acelerado entre os instantes t = 0 e t = 100 s. Logo, sua aceleração pode ser calculada de acordo com a definição: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«/mrow»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mn»20«/mn»«mn»100«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»/«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mstyle»«/math»
Sendo assim, a velocidade do veículo B no instante t = 60 s pode ser obtida utilizando-se a equação das velocidades: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»t«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»60«/mn»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»v«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»12«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Logo, o deslocamento do veículo B, corresponde à área sob o gráfico v x t, é igual a: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»60«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»12«/mn»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»360«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
O deslocamento do veículo A, corresponde à área sob o gráfico v x t, é igual a: «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»20«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»20«/mn»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»(«/mo»«mn»20«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»12«/mn»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mn»60«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»20«/mn»«mo»)«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»840«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/mstyle»«/math»
Portanto a distância entre os veículos  no instante t = 60 s é igual a: «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»d«/mi»«mi mathsize=¨14px¨»AB«/mi»«/msub»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»=«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»A«/mi»«/msub»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»-«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»s«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»B«/mi»«/msub»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»=«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mn mathsize=¨14px¨»840«/mn»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»-«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mn mathsize=¨14px¨»360«/mn»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo mathsize=¨14px¨»§#x02234;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»d«/mi»«mi mathsize=¨14px¨»AB«/mi»«/msub»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»=«/mo»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mn mathsize=¨14px¨»480«/mn»«mo mathsize=¨14px¨»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨ mathsize=¨14px¨»m«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«/math»