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Dica: como resolver problemas de Física 


Para nosso exemplo de resolução vamos utilizar um problema de cinemática.

A argumentação mais comum que se houve dos alunos de Física é que na hora de resolver os problemas “sempre está faltando dados”.

A base do argumento acima está na não observação por parte do aluno das palavras chaves que se referem aos dados faltantes.

Segue abaixo uma relação dessas palavras chaves e suas devidas interpretações:

  • um móvel parte da origem do sistema  =>  s0 = 0
  • um móvel passa pela origem do sistema  =>  s = 0

Notem a diferença entre partir e passar por uma posição: partir, se refere a posição inicial, enquanto que, passar, se refere a posição atual do móvel.

  • no instante inicial sua posição é de 2 m  =>  s0 = 2 m
  • no instante inicial sua velocidade é de 2 m/s  =>  v0 = 2 m/s

O instante inicial sempre se refere a posição ou velocidade inicial do móvel.

  • um móvel inverte o sentido do movimento  =>  v = 0

Quando estudamos os movimentos retilíneos, para um móvel inverter o sentido de seu movimento obrigatoriamente sua velocidade deve ser zero no instante da inversão.

  • um móvel parte do repouso  =>  v0 = 0
  • um móvel se desloca com velocidade constante  =>  a = 0

Vamos ao problema exemplo

Um ciclista parte do repouso da origem do sistema de referência e acelera a 2 m/s2. No mesmo instante em que o primeiro ciclista parte, um segundo ciclista passa a 10 m/s pela posição 24 m do sistema de referência e se mantem com velocidade constante. Determine a posição de encontro dos dois ciclistas.

Resolução:

1º passo: leia o enunciado se atentado aos dados fornecidos pelo mesmo, sem se preocupar em “entender o problema” como um todo.

Ciclista 1:

  • parte do repouso  =>  vo = 0
  • da origem do sistema de referência  =>  so = 0
  • acelera a 2 m/s2  =>  a = 2 m/s2

Ciclista 2:

  • passa a 10 m/s  =>  v = 10 m/s
  • pela posição 24 m do sistema de referência  =>  s0 = 24 m
  • se mantem com velocidade constante  =>  a = 0

Equações Horárias

Equação Geral:

                       
  • Ciclista 1:   s1 = 0 + 0.t + 2.t2/ 2  =>  s1 = t2
  • Ciclista 2:   s2 = 24 + 10.t + 0.t2/ 2  =>  s2 = 24 + 10.t​

 

2º passo: agora finalmente leia o problema como um todo entendendo o que é pedido:

  • Encontro dos ciclistas  =>  s1 = s2

Resolução:

                      s1 = s2

                      t2 = 24 + 10.t

                      t2 – 10.t – 24 = 0    (equação do 2º grau)

 

Fórmula de Bhaskara:

                      

onde:   b2 – 4.a.c  =  ∆

Substituindo os valores temos:

                      ∆ = (–10)2 – 4x1.( –24) = 100 + 96 = 196

                     
  • t1 = (10 + 14)/2  =  24/2  =>  t1 = 12 s
  • t2 = (10 – 14)/2 = – 4/2  =>  t1 = – 2s    (não permitido)

Substituindo o tempo em qualquer uma das equações horárias temos:

  • s1 = t2 = 122 =>  s1 = 144 m    ou
  • s2 = 24 + 10.t = 24 + 10x12 = 24 + 120  =>  s2 = 144 m
Obs.: obviamente como os dois ciclistas se encontram, eles devem estar na mesma posição.