Antenas de radar operam por meio da emissão de um feixe estreito de ondas eletromagnéticas. Essas antenas estão na mesma localização e giram em torno de um mesmo eixo vertical fixo, fazendo que a direção do feixe mude continuamente com o tempo, permitindo, assim, a varredura angular da região ao seu redor. Considere que duas dessas antenas ($A$ e $B$) sejam usadas para monitorar uma região costeira. As posições angulares em função do tempo $t$, $\theta_A(t)$ e $\theta_B(t)$, medidas em graus de cada antena em relação a uma mesma direção de referência são:
$$\theta_A(t)=10+20t+5t^2,$$
$$\theta_B(t)=130-40t+5t^2,$$
com $t\ge0$ em segundos.
Sobre o movimento dessas antenas, assinale o que for correto.
01)As duas antenas fornecem informação redundante pela primeira vez em $t=2$ segundos.
02)Após o primeiro encontro, as antenas voltam a se alinhar e a fornecer informação redundante a cada $6$ segundos.
04)Mesmo que as acelerações angulares das antenas fossem diferentes, elas forneceriam informação redundante em intervalos de tempo constantes.
08)A antena $B$ gira no sentido oposto ao da antena $A$ até o tempo $t=4$ segundos.
16)No primeiro instante em que as antenas se alinham, ambas apresentam a mesma velocidade angular em módulo.
Resolução
As antenas estão alinhadas quando apontam para a mesma direção. Como uma volta corresponde a $360^\circ$, devemos ter
$$\theta_A-\theta_B=360k,$$
com $k$ inteiro.
Subtraindo as funções dadas:
$$\theta_A-\theta_B=(10-130)+(20+40)t=-120+60t.$$
Logo,
$$-120+60t=360k\quad\Rightarrow\quad t=2+6k.$$
01) Verdadeira. Para $k=0$, o primeiro alinhamento ocorre em $t=2\text{ s}$.
02) Verdadeira. Os valores seguintes são $t=8\text{ s}$, $14\text{ s}$, $20\text{ s}$, etc. Portanto, após o primeiro encontro, os alinhamentos se repetem a cada $6\text{ s}$.
04) Falsa. A constância do intervalo ocorre porque os termos em $t^2$ são iguais e se cancelam na diferença das posições. Com acelerações angulares diferentes, a diferença conteria termo quadrático e os instantes de alinhamento, em geral, não seriam igualmente espaçados.
08) Verdadeira. Comparando $\theta=\theta_0+\omega_0t+\dfrac{\alpha t^2}{2}$ com as expressões dadas, ambas têm $\alpha=10\text{ °/s}^2$. Assim, $\omega_A=20+10t$ e $\omega_B=-40+10t$. A antena $A$ gira no sentido positivo desde $t=0$, enquanto $B$ gira no sentido negativo até atingir $\omega_B=0$ em $t=4\text{ s}$.
16) Falsa. No primeiro alinhamento, $t=2\text{ s}$: $\omega_A=40\text{ °/s}$ e $\omega_B=-20\text{ °/s}$. Os módulos são $40\text{ °/s}$ e $20\text{ °/s}$, portanto não são iguais.
Somatório: $01+02+08=11$.