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(UERJ) - Dois móveis, A e B, percorrem uma pista circular em movimento uniforme. Os dois moveis partiram do mesmo ponto e no mesmo sentido com as velocidades angulares de \( 1,5 \mathrm{rad} / \mathrm{s} \) e 3,Orad/s, respectivamente; o móvel B, porém, partiu 4,0 segundos após o A. Calcule o intervalo de tempo decorrido, após a partida de A, no qual o móvel B alcançou o móvel A pela primeira vez.

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Jan 24,2025

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Answer

O móvel B alcança o móvel A 8 segundos após a partida de A.

Solution

Para resolver o problema, vamos analisar os movimentos dos móveis A e B utilizando conceitos de movimento circular uniforme: **Dados:** - Velocidade angular do móvel A (\(\omega_A\)) = 1,5 rad/s. - Velocidade angular do móvel B (\(\omega_B\)) = 3,0 rad/s. - O móvel B parte 4,0 segundos após o móvel A. **Passo a Passo:** 1. **Determinar a posição angular de cada móvel:** - **Para o móvel A:** \[ \theta_A(T) = \omega_A \cdot T = 1,5 \cdot T \] - **Para o móvel B:** Como o móvel B parte 4 segundos após A, seu tempo de movimento é \(T - 4\). Portanto: \[ \theta_B(T) = \omega_B \cdot (T - 4) = 3 \cdot (T - 4) \] 2. **Igualar as posições angulares para encontrar o tempo \(T\) em que B alcança A:** \[ \theta_A(T) = \theta_B(T) \mod 2\pi \] Substituindo: \[ 1,5T = 3(T - 4) \] Resolvendo a equação: \[ 1,5T = 3T - 12 \\ 12 = 1,5T \\ T = \frac{12}{1,5} \\ T = 8 \text{ segundos} \] Portanto, o móvel B alcança o móvel A **8 segundos** após a partida de A. **Resposta Final:** O móvel B alcança o móvel A 8 segundos após a partida de A.

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The Deep Dive

Vamos resolver o problema passo a passo! O móvel A têm uma velocidade angular de \( \omega_A = 1,5 \, \text{rad/s} \) e o móvel B uma velocidade angular de \( \omega_B = 3,0 \, \text{rad/s} \). Como o móvel B parte 4 segundos após, precisamos considerar essa diferença no cálculo. **1. Posicionamento inicial:** Após 4 segundos, o móvel A terá percorrido: \[ \theta_A = \omega_A \cdot t = 1,5 \cdot 4 = 6,0 \, \text{rad}. \] Assim, o móvel A estará 6 radianos à frente quando o móvel B iniciar sua corrida. **2. Movimentos relativos:** Assim que o B começa a se mover, a velocidade angular relativa entre os dois móveis é: \[ \Delta \omega = \omega_B - \omega_A = 3,0 - 1,5 = 1,5 \, \text{rad/s}. \] **3. Tempo para alcançar:** O tempo \( t \) que o móvel B leva para alcançar A é quando os ângulos percorridos se igualam. Neste caso, temos que o móvel B precisa cobrir os 6 radianos de diferença com a velocidade relativa de \( 1,5 \, \text{rad/s} \): \[ t_{alcançar} = \frac{6,0}{1,5} = 4,0 \, \text{s}. \] **4. Tempo total após a partida de A:** Portanto, o tempo total que se passou desde que A começou a se mover até que B o alcance pela primeira vez é: \[ t_{total} = 4 \, \text{s} (antes do B iniciar) + 4 \, \text{s} (para alcançar) = 8,0 \, \text{s}. \] Portanto, o intervalo de tempo decorrido após a partida de A até que o móvel B o alcance pela primeira vez é de **8 segundos**.

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