Ano 2023avancado#ime#cfg#fase1#objetiva#2023#fisica#engenharia

Sobre o tema

Este problema aborda a cinemática de uma imagem formada por um espelho plano em movimento. Quando um espelho se desloca, a posição da imagem de um objeto também varia, e sua velocidade depende tanto do movimento do objeto quanto do movimento do espelho. O conceito fundamental é que a imagem é simétrica ao objeto em relação ao plano do espelho. Em problemas de física, é comum combinar equações paramétricas para descrever o movimento e aplicar derivação para obter velocidades. A maximização da velocidade escalar envolve encontrar o ponto crítico da função velocidade, utilizando conhecimentos de trigonometria e cálculo diferencial. Este tipo de questão é frequente em vestibulares militares, como o IME, exigindo domínio de geometria analítica, cinemática e otimização.

Tópicos relacionados

  • Reflexão em espelhos planos
  • Cinemática da imagem virtual
  • Velocidade da imagem em espelho móvel
  • Derivação de equações paramétricas
  • Otimização de funções trigonométricas

Enunciado

: 0,25

Na figura, uma part�cula S e os pontos extremos A e B de um espelho plano movem-se no plano xy

de acordo com as seguintes equa��es param�tricas para as coordenadas (em metros) em fun��o

do instante t > 0 (em segundos):

xA(t) = 5 + t xB(t) = 10 + t xS(t) = sen(t)
yA(t) = -5 - 2t yB(t) = -5 - 2t yS(t) = cos(t)

Observa��o:

� o plano do espelho � ortogonal ao plano xy.

A maior velocidade escalar atingida pela imagem da part�cula no espelho, em m/s, �:

(A) 3
(C) 2(1 + 5) (D) 5
(B) 17 (E) 2 5

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Perguntas frequentes

Como se determina a posição da imagem em um espelho plano?

A imagem é simétrica ao objeto em relação ao plano do espelho. Para um espelho horizontal, a coordenada y da imagem é dada por 2c - y, onde c é a coordenada y do espelho.

A velocidade da imagem depende apenas do movimento do objeto?

Não, depende também do movimento do espelho. Quando o espelho se move, a posição da imagem é afetada, resultando em uma velocidade que combina as velocidades do objeto e do espelho.

Como calcular a velocidade máxima da imagem?

Derive as coordenadas da imagem em relação ao tempo para obter as componentes da velocidade, calcule o módulo e maximize a expressão resultante, geralmente encontrando o valor máximo de uma função seno ou cosseno.