(CFTMG 2020) Considere uma partícula sendo atirada verticalmente para cima com forças de arrasto desprezíveis. Diante disso, são feitas as seguintes afirmações:
I. A velocidade varia de forma constante a cada instante de tempo.
II. A velocidade da partícula e sua aceleração no ponto de altura máxima se anulam.
III. Os tempos de subida e descida, em relação ao ponto de lançamento, são diferentes.
IV. Em uma determinada altura, durante a trajetória, as velocidades na subida e na descida são iguais.
Estão corretas apenas as afirmações
a) II e III.
b) II e IV.
c) I e III.
d) leIV.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma partícula que é lançada verticalmente para cima, e as forças de arrasto (como o ar) são desprezíveis. Precisamos analisar quatro afirmações sobre o movimento dessa partícula e descobrir quais estão corretas. Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinemática, especificamente sobre movimento vertical sob a influência da gravidade.

Passo 2

Vamos analisar a afirmação I: “A velocidade varia de forma constante a cada instante de tempo.”
Sabemos que, em movimento vertical com resistência do ar desprezível, a única aceleração atuando é a da gravidade, que é constante e igual a $ g $ (aproximadamente $ 9,8 , m/s^2 $) direcionada para baixo. A velocidade, portanto, muda de maneira linear ao longo do tempo devido a essa aceleração constante. Isso significa que a velocidade realmente varia de forma constante a cada instante de tempo.

Passo 3

Agora, a afirmação II: “A velocidade da partícula e sua aceleração no ponto de altura máxima se anulam.”
No ponto de altura máxima, a velocidade da partícula é zero porque ela para momentaneamente antes de começar a descer. No entanto, a aceleração devido à gravidade ainda está atuando e não é nula; ela continua sendo $ g $ para baixo. Portanto, a velocidade se anula, mas a aceleração não.

Passo 4

Vamos para a afirmação III: “Os tempos de subida e descida, em relação ao ponto de lançamento, são diferentes.”
Em um movimento vertical simétrico sem resistência do ar, o tempo de subida é igual ao tempo de descida. Isso porque a velocidade diminui na subida e aumenta na descida de maneira simétrica. Portanto, essa afirmação está incorreta.

Passo 5

Por fim, a afirmação IV: “Em uma determinada altura, durante a trajetória, as velocidades na subida e na descida são iguais.”
Devido à simetria do movimento, em uma mesma altura durante a subida e a descida, a magnitude da velocidade será a mesma, mas em direções opostas. Isso significa que as velocidades são iguais em termos de valor absoluto, mas não no sentido.

Resposta

As afirmações corretas são I e IV. Portanto, a resposta correta é a opção b) II e IV.

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