Responda as seguintes questões justificando, explicando com conceitos físicos, as suas repostas:
Um objeto é lançado verticalmente para cima. Como é possível que este objeto esteja acelerado no instante em que ele para no ponto mais alto da trajetória?
Um objeto é lançado verticalmente para cima. Como é possível que este objeto esteja acelerado no instante em que ele para no ponto mais alto da trajetória?
Passo 1
O enunciado trata de um objeto lançado verticalmente para cima, modelado por um movimento uniformemente acelerado (MUA) sob a ação exclusiva da gravidade. Vamos usar a definição de aceleração como derivada da velocidade e a Segunda Lei de Newton para explicar por que a aceleração não se anula mesmo quando a velocidade é zero no ponto mais alto.
Passo 2
Definimos aceleração como a taxa de variação da velocidade:
No nosso caso, a única força atuante é o peso,
, apontando para baixo. Pela Segunda Lei de Newton,
(adotamos para cima o sentido positivo). Logo a aceleração é constante e vale
independente de
.
Passo 3
A velocidade em função do tempo no MUA é
onde
é a velocidade inicial para cima. No instante
temos
mas nada nessa expressão faz
desaparecer: a derivada de
continua sendo
Passo 4
Fica claro que aceleração e velocidade são grandezas diferentes: a velocidade pode ser zero num instante sem que a força resultante deixe de existir. Como o peso continua atuando, a aceleração
também permanece, puxando o objeto de volta para baixo imediatamente após o topo.
Resposta
O objeto está acelerado no ponto mais alto porque, embora sua velocidade instantânea seja zero ali, a força da gravidade continua presente, mantendo a aceleração constante
, independentemente do valor momentâneo de
.