Um trem se desloca com velocidade constante de 30 m / s em relação ao solo. Um observador no solo vê um objeto parado dentro do trem.
a) Como seria o gráfico posição times tempo no intervalo de 4 s do objeto em:
i) relação ao trem?
ii) relação ao solo?
Faça os dois gráficos.

Passo 1

O enunciado pede pra gente desenhar o gráfico posição×tempo de um objeto parado dentro de um trem que se desloca a 30 m/s em relação ao solo, tomando um intervalo de 4 s. O conteúdo é cinemática (MRU) e movimento relativo. Vamos usar a equação da posição em MRU, x(t)=x0+vt.

Passo 2

No referencial do trem, o objeto está em repouso, ou seja, sua velocidade relativa ao trem é zero. Assim, escolhendo a origem onde o objeto está em t=0, em qualquer instante t temos
x'(t)=x'0
Ou seja, a posição é constante e o gráfico é uma reta horizontal em x'=x'0 durante os 4 s.

Passo 3

No referencial do solo, o trem e o objeto se movem juntos a 30 m/s. Aplicando a fórmula do MRU:
x(t)=x0+vt
Se tomarmos x0=0 em t=0, fica
x(t)=30t
Esse gráfico é uma reta que passa na origem com inclinação 30 m/s, chegando a x(4)=120 m após 4 s.

Resposta

Gráfico no referencial do trem: reta horizontal em x'=x'0 (objeto parado). Gráfico no referencial do solo: reta inclinada com equação x=30t, passando na origem e atingindo 120 m em 4 s.

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