(FGV 2012)
Uma ambulância de 15 m de comprimento se desloca a 90 km/h, com a sirene ligada, para atender a uma emergência, numa estrada retilínea de mão única. À sua frente viaja um caminhão-cegonha de 25 m de comprimento a 72 km/h. Ao ouvir a sirene, o motorista do caminhão-cegonha posiciona seu veículo à direita para dar passagem à ambulância. A ultrapassagem começa no instante em que a dianteira da ambulância alcança a traseira do caminhão e acaba quando a traseira da ambulância alcança a dianteira do caminhão. Durante a ultrapassagem a ambulância percorreu a distância de:
Vamos ilustrar a situação.
Nós temos uma ambulância de 15 m a 90 km/h e um caminhão-cegonha de 25 m a 72 km/h. A ultrapassagem inicia no instante em que a dianteira da ambulância alcança a traseira do caminhão
Para fazer a ultrapassagem a ambulância tem que percorrer os 25 m do caminhão
+ seus 15 m totalizando 40 m e a ultrapassagem acaba quando a traseira da ambulância alcança a dianteira do caminhão
Como as alternativas e os comprimentos dos veículos estã em metros é melhor converter as velocidades para m/s2 e deixar todas as unidades em metros.
Para alterar de km/h para m/s, basta dividir por 3,6 e de m/s para km/h multiplica-se por 3,6
Portanto 90 km/h equivale a 25 m/s e 72 km/h vale 20 m/s
Com todos os valores nas unidades corretas estamos prontos para resolver a questão.
Existe na física um conceito chamado velocidade relativa.
Velocidade relativa é a velocidade que um corpo apresenta em relação a outro.
Exemplo, considere dois carros A e B com velocidades va e vb
se estiverem em sentidos opostos1
a velocidade relativa de A em relação a B, ou de B em relação a A, é a soma dos módulos de va com vbvr = |va| +|vb|
Caso estejam no mesmo sentido1
a velocidade relativa de A em relação a B é a subtração dos módulos de va com vbvr = |va| -|vb|
Bem como a velocidade relativa de B em relação a A é vr = |vb| -|va|
No nosso caso nós temos uma ambulância e um caminhão.
A velocidade relativa da ambulância em relação ao caminhão é v = 25 -20 = 5 m/s
É como se o caminhão estivesse parado e a ambulância a 5 m/s.
A velocidade média de um corpo pode ser calculado por \(\bbox[5px, border: 2px solid blue]{ v_m = \Large{ {s} \over {t} } }\)
vm: velocidade média
s: espaço percorrido em um tempo t
t: tempo para percorrer s
Para ultrapassar o caminhão ela tem que andar 40 m com uma velocidade de 5 m/s, o tempo necessário para ultrapassá-lo é
\(5 = \large{ {40} \over {t} }\)
\(\bbox[5px, border: 2px solid blue]{ t = 8\;s}\)
Mas veja, 5 m/s é a velocidade aparente, na verdade ela se move a 25 m/s, logo nestes 8 s ela percorre uma distância s
\(25 = \large{ {s} \over {8} }\)
\(\bbox[5px, border: 2px solid blue]{ s = 200\;m}\)
Gabarito letra e.
1: considerando que estão na mesma direção
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