Pedro lança uma pedra verticalmente para cima. O que acontece com a velocidade da pedra enquanto ela sobe?
a) A velocidade aumenta
b) A velocidade diminui
c) A velocidade não muda
d) A velocidade fica negativa

Passo 1

O enunciado diz que Pedro lança uma pedra verticalmente para cima e pergunta o que acontece com a velocidade da pedra enquanto ela sobe. As opções são:
a) A velocidade aumenta
b) A velocidade diminui
c) A velocidade não muda
d) A velocidade fica negativa
Informações relevantes dadas (implícitas no enunciado): a pedra é lançada para cima e, enquanto sobe, está contra a gravidade da Terra.

Passo 2

O que é velocidade? Velocidade é a taxa de variação da posição ao longo do tempo. Em movimento vertical costumamos usar um sinal: escolhemos sentido para cima como positivo. Assim:
  • v(t) é a velocidade vertical no instante t;
  • se v(t)>0 o objeto está se movendo para cima;
  • se v(t)<0 o objeto está se movendo para baixo.

Passo 3

O que faz a velocidade mudar? A mudança da velocidade é causada pela aceleração. Perto da superfície da Terra existe uma aceleração constante chamada aceleração da gravidade, que aponta para baixo. Em módulo ela vale aproximadamente
g = 9{,}8\\ \mathrm{m/s^2}
e, tomando para cima sinal positivo, essa aceleração é negativa (aponta para baixo).

Passo 4

Equação do movimento (cinemática) para a velocidade vertical com aceleração constante: se a pedra tem velocidade inicial \,v_0 para cima no instante t=0, então a velocidade em função do tempo é
v(t)=v_0 - g\,t.
Explicando cada símbolo: v(t) é a velocidade no tempo t, v_0 é a velocidade inicial (positiva se o lançamento foi para cima), g é a aceleração da gravidade em módulo, e t é o tempo decorrido.

Passo 5

Diferenciando a velocidade em relação ao tempo obtemos a aceleração:
\frac{dv}{dt}=-g.
Como -g é negativo ( -9{,}8\\ \mathrm{m/s^2}), isso significa que a velocidade diminui com o tempo: a derivada da velocidade é negativa, logo v(t) decresce linearmente.

Passo 6

Interpretação física simples e concreta: enquanto a pedra sobe a gravidade puxa-a para baixo, ou seja, a aceleração é contrária ao sentido do movimento. Isso faz com que a velocidade para cima vá ficando cada vez menor (o número positivo diminui) até chegar em v=0 no ponto mais alto. Depois desse ponto a velocidade fica negativa (a pedra passa a cair), mas isso ocorre depois de terminar a subida.

Passo 7

Confrontando com as alternativas:
  • (a) A velocidade aumenta — não, porque há aceleração contrária ao movimento.
  • (b) A velocidade diminui — sim, enquanto sobe a componente vertical da velocidade vai diminuindo.
  • (c) A velocidade não muda — não, só mudaria se não houvesse aceleração.
  • (d) A velocidade fica negativa — não durante a subida; só após passar pelo ponto mais alto é que a velocidade se torna negativa.

Resposta

b) A velocidade diminui

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