Questão de Física · FGV PCAM 2021 (nº 51)

A aceleração é a taxa de mudança da velocidade. Quando uma partícula se move sob aceleração constante, apenas a componente da velocidade que está na mesma direção (ou direção oposta) da aceleração é alterada; a componente perpendicular permanece constante.

• A) Incorreta: Se o tempo fosse 2 s, a componente da velocidade na direção da aceleração ainda não seria nula.
• B) Correta: Para que o vetor velocidade $\vec{v}$ se torne perpendicular ao vetor aceleração $\vec{a}$, a componente da velocidade na direção de $\vec{a}$ deve ser zero. A aceleração é horizontal ($a_x = 4 \text{ m/s}^2$). A componente horizontal da velocidade inicial é $v_x(0) = v \cos(120^\circ) = 24 \text{ m/s} \times (-1/2) = -12 \text{ m/s}$. Usando a equação $v_x(t) = v_x(0) + a_x t$, queremos $v_x(t) = 0$. Então, $0 = -12 + 4t, o que nos dá \4t = 12$, e portanto$t = 3 \text{ s}$.
• C) Incorreta: Se o tempo fosse 4 s, a componente da velocidade na direção da aceleração já teria ultrapassado zero e estaria na mesma direção da aceleração.
• D) Incorreta: Este valor de 6 s seria obtido se a componente inicial da velocidade na direção da aceleração fosse $-24 \text{ m/s}$ (ou seja, se a velocidade estivesse inicialmente na direção oposta à aceleração, com módulo de 24 m/s). Isso significaria que o ângulo inicial entre $\vec{v}$ e $\vec{a}$ seria de $180^\circ$, e não $120^\circ$. É uma armadilha comum confundir ou arredondar o ângulo inicial para uma situação mais "simples".
• E) Incorreta: Este valor não corresponde ao cálculo correto da componente da velocidade.