Uma locomotiva de 600 m de comprimento gasta, aproximadamente, 2 minutos para percorrer um túnel de 30 m. Qual a velocidade média da locomotiva?

Alternativa B

Este é um clássico problema de cinemática que exige atenção ao conceito de deslocamento total quando um corpo extenso (a locomotiva) atravessa um obstáculo (o túnel).

Para resolver corretamente, precisamos entender que o movimento só termina quando a parte traseira da locomotiva sai completamente do túnel. Portanto, a distância percorrida inclui tanto o comprimento do túnel quanto o comprimento do próprio trem.

Abaixo, detalhamos o passo a passo da resolução:

Análise Detalhada

• Identificação dos Dados:
• Comprimento da locomotiva (L_{loco}): $600 \text{ m}$
• Comprimento do túnel (L_{tunel}): $30 \text{ m}$
• Tempo gasto (\Delta t): $2 \text{ minutos}$
• Cálculo do Deslocamento Total (\Delta S):
  A fórmula para a travessia de um túnel é a soma dos comprimentos:
  \Delta S = L_{loco} + L_{tunel}
  \Delta S = 600 \text{ m} + 30 \text{ m} = 630 \text{ m}
• Conversão de Unidades:
  As alternativas estão em metros por segundo (\text{m/s}), então devemos converter o tempo de minutos para segundos:
  \Delta t = 2 \text{ min} \times 60 \frac{\text{s}}{\text{min}} = 120 \text{ s}
• Cálculo da Velocidade Média (v_m):
  Utilizamos a definição fundamental da velocidade média:
  v_m = \frac{\Delta S}{\Delta t}
  Substituindo os valores:
  v_m = \frac{630 \text{ m}}{120 \text{ s}}
  v_m = 5,25 \text{ m/s}

Muitos candidatos erram ao considerar apenas o comprimento do túnel ($30 \text{ m}) ou apenas o do trem ($600 \text{ m}) como deslocamento. O segredo está em somar os dois para garantir que toda a locomotiva tenha passado pelo trajeto.

Portanto, a velocidade média calculada é exatamente 5,25 m/s, correspondendo à segunda opção.

Alternativa B.