Área – Projeto Mentoria

Na última postagem falamos sobre um problema cuja solução envolvia o impulso e a quantidade de movimento (ou momento linear). Mas será que há outra solução? E a resposta é: sim! Há outra solução. Mas antes vamos relembrar qual o enunciado. Segue:

(MACK-SP) Um corpo em repouso e de $1,0$ t de massa é submetido a uma resultante de forças, com direção constante, cuja intensidade varia em função do tempo ( $t$ ) segundo a função $F = 200 t$ , no sistema MKS, a partir do instante zero. A velocidade escalar desse corpo no instante $t = 10$ s vale:

a) $3,6$ km/h.

b) $7,2$ km/h.

c) $36$ km/h.

d) $72$ km/h.

e) $90$ km/h.

Vamos fazer o seguinte: primeiro vamos encontrar o formato da aceleração em função do tempo, que neste caso, obviamente, não será constante:

$\vec{F} = m\vec{a} \Leftrightarrow 200 t = m \cdot a$

Como $m = 1000$ kg, teremos $a = 0,2t$ (S.I.), cujo gráfico segue na imagem a seguir.

Agora vem uma parte importante: como $a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$ a área entre o gráfico de $a$ em função do tempo e o eixo horizontal representa a variação de velocidade. Em outras palavras, se $a = \dfrac{dv}{dt}$ , então $dv = a \, dt$ e:

$\int_0^t dv = \int_0^t a dt \Leftrightarrow v = \int_0^t a\, dt \Leftrightarrow v = \int_0^t 0,2t\, dt$

Que representa a variação de velocidade entre os instantes $0$ e $t$ . Assim, a área será de $\dfrac{10 \times 2}{2} = 10$ m/s ou $36$ km/h. Veja que na integral teríamos o mesmo:

$v = \int_0^t 0,2t\, dt = 0,2\left.\frac{t^2}{2}\right \vert_0^{10} = 0,1 \cdot (10^2 - 0^2) = 10$ m/s

Assim, é possível termos o mesmo valor final usando tanto a integral quanto apenas a área abaixo da curva $a \times t$ .

Esta solução foi proposta por Diego Gorito, com algumas adaptações minhas para incluir a parte de cálculo e atende ao Matheus Teixeira que queria uma solução que não envolvesse o impulso.

Até próxima pessoal!

[LSB]