O que é velocidade relativa em física?

Velocidade relativa é a velocidade de um corpo medida em relação a outro referencial, podendo envolver soma ou subtração vetorial de velocidades.

Como se calcula a velocidade resultante de um nadador em um rio com correnteza?

A velocidade resultante é a soma vetorial da velocidade do nadador em relação à água com a velocidade da correnteza.

Por que o nadador precisa nadar 'de lado' nos trechos perpendiculares à corrente?

Para compensar o desvio causado pela correnteza e alcançar a boia corretamente, o nadador deve ajustar sua direção, nadando em um ângulo em relação à linha entre as boias.

Como determinar o tempo de travessia em um trecho com corrente perpendicular?

Divide-se o comprimento do trecho pela componente da velocidade do nadador na direção desejada, obtida por decomposição vetorial.

O que acontece com o tempo de percurso quando a corrente é favorável?

O tempo diminui, pois a velocidade efetiva do nadador em relação ao solo aumenta com a corrente a favor.

Qual a diferença entre velocidade escalar e velocidade vetorial?

Velocidade escalar é apenas o módulo (rapidez), enquanto velocidade vetorial inclui direção e sentido.

Como a soma vetorial de velocidades afeta trajetórias em esportes aquáticos?

Ela determina a direção e o módulo do deslocamento real, exigindo ajustes de rota para compensar efeitos de correntes ou ventos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Nessa situação, em quantos minutos o nadador completará a prova?

ENEM 2024 Questão 119

Para os circuitos de maratonas aquáticas realizadas em mares calmos e próximos à praia, é montado um sistema de boias que determinam o trajeto a ser seguido pelos nadadores. Uma das dificuldades desse tipo de circuito é compensar os efeitos da corrente marinha. O diagrama contém o circuito em que deve ser realizada uma volta no sentido anti-horário. As quatro boias estão numeradas de 1 a 4. Existe uma corrente marinha de velocidade $\vec{v}_c$, cujo módulo é 30 metros por minuto, paralela à praia em toda a área do circuito. Nas arestas mais longas, o nadador precisará nadar na direção apontada pelos vetores $\vec{v}_n$ dos pontos 1 até 2 e de 3 até 4. Considere que a velocidade do nadador é de 50 metros por minuto, em relação à água, durante todo o circuito.

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Resolução

A questão aborda o tema de cinemática vetorial, mais especificamente o movimento relativo em meios com correnteza. O nadador precisa completar um circuito delimitado por boias, nadando em um mar com corrente paralela à praia de 30 m/min, enquanto sua velocidade em relação à água é de 50 m/min. O ponto-chave é perceber que, nos trechos paralelos à corrente, a velocidade resultante do nadador em relação ao solo será a soma vetorial de sua velocidade com a da corrente. Já nos trechos perpendiculares à corrente, o nadador deve ajustar sua direção para compensar o desvio, nadando 'de lado' para que sua resultante a leve exatamente de uma boia à outra. O tempo total é calculado dividindo o comprimento de cada trecho pela velocidade efetiva em relação ao solo, considerando a composição vetorial das velocidades. Após calcular o tempo de cada trecho e somar, chega-se ao tempo total de 65 minutos, alternativa B.

Comentários por alternativa

A 42

A alternativa A (42 minutos) subestima o tempo total, provavelmente desconsiderando o efeito da corrente nos trechos perpendiculares, onde a velocidade efetiva é menor que a do nadador.
B 65

A alternativa B (65 minutos) está correta porque considera adequadamente a composição vetorial das velocidades nos trechos paralelos e perpendiculares à corrente, levando ao tempo total correto ao somar os tempos de cada trecho.
C 72

A alternativa C (72 minutos) superestima o tempo, possivelmente por considerar apenas a velocidade do nadador sem corrente ou errar na soma dos tempos parciais.
D 105

A alternativa D (105 minutos) é um valor muito alto, indicando erro conceitual grave, como ignorar a contribuição da corrente nos trechos favoráveis.
E 120

A alternativa E (120 minutos) é ainda mais exagerada, sugerindo erro de cálculo grosseiro ou confusão sobre o sentido da corrente em relação ao percurso.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é velocidade relativa em física?: Velocidade relativa é a velocidade de um corpo medida em relação a outro referencial, podendo envolver soma ou subtração vetorial de velocidades.
2. Como se calcula a velocidade resultante de um nadador em um rio com correnteza?: A velocidade resultante é a soma vetorial da velocidade do nadador em relação à água com a velocidade da correnteza.
3. Por que o nadador precisa nadar 'de lado' nos trechos perpendiculares à corrente?: Para compensar o desvio causado pela correnteza e alcançar a boia corretamente, o nadador deve ajustar sua direção, nadando em um ângulo em relação à linha entre as boias.
4. Como determinar o tempo de travessia em um trecho com corrente perpendicular?: Divide-se o comprimento do trecho pela componente da velocidade do nadador na direção desejada, obtida por decomposição vetorial.
5. O que acontece com o tempo de percurso quando a corrente é favorável?: O tempo diminui, pois a velocidade efetiva do nadador em relação ao solo aumenta com a corrente a favor.
6. Qual a diferença entre velocidade escalar e velocidade vetorial?: Velocidade escalar é apenas o módulo (rapidez), enquanto velocidade vetorial inclui direção e sentido.
7. Como a soma vetorial de velocidades afeta trajetórias em esportes aquáticos?: Ela determina a direção e o módulo do deslocamento real, exigindo ajustes de rota para compensar efeitos de correntes ou ventos.