Dados:
h1 = 320 cm = 3,20 m
h2 = 2,85 m
g = 10 m/s2
O tempo gasto para que o vaso de flores passe pelo andar é calculado com a equação:
S = S0 + v0t + 1 a.t2
2
Essa equação precisa do valor de v0, que corresponde à velocidade que o vaso de flores tinha ao começar a passar pelo andar.
Para calcular v0, precisamos considerar a primeira parte do movimento. Assim, v0, na equação acima, corresponde à velocidade final v em que o vaso de flores percorre os 3,20 m do primeiro trecho. Esse valor pode ser obtido a partir da equação de Torricelli:
v2 = v02 + 2.g.ΔS
ΔS = h2 = 2,85 m
v0 = 0 (início da queda)
Substituindo os dados na equação, temos:
v2 = 02 +
2.10.3,2
v2 = 64
v = √64
v = 8 m/s
Para os cálculos da outra parte do movimento, consideramos o valor de v (velocidade final no primeiro trecho) como a velocidade inicial do segundo trecho:
S = S0 + v0t + 1 a.t2
2
2,85 = 0+ 8.t + 1 10.t2
2
0 = 5.t2 + 8.t -2,85
Caímos então em uma equação de 2º Grau, em que:
a = 5; b = 8; c = - 2,85
Utilizamos a fórmula de Bhaskara para resolver essa equação:
Δ = b2 – 4.a.c
Δ = 82 – 4.5.(-2,85)
Δ = 64 + 57
Δ = 121
A partir do valor de Δ, encontramos os possíveis valores de t:
t = -b ±√Δ
2a
O primeiro valor que t pode assumir é:
t' = -8 +
√121
2.5
t' = -8+11
10
t' = 3
10
t' = 0,3
E o segundo valor de t é:
t'' = -b - √Δ
2a
t'' = -8 - √121
2.5
t'' = -8 - 11
10
t'' = -19 = -1,9
10
Encontramos dois valores para t: 0,3 e -1,9. Como o tempo não pode ser negativo, consideramos apenas o primeiro valor, que é 0,3. Assim, a alternativa correta é a letra C.
O movimento de um objeto lançado para cima tem muitas aplicações práticas (como o lançamento de foguetes) e merece atenção especial, pois sua velocidade mudará de sentido quando o objeto atingir a altura máxima.
Quando um objeto é lançado verticalmente (uma bola de vôlei, ou uma bola de tênis, por exemplo), sua velocidade inicial aponta para cima e a aceleração é a da gravidade, que aponta sempre para baixo.
À medida que a bola sobe, sua velocidade diminui, sendo nula quando a bola atinge a altura máxima. A partir desse instante, o objeto começa a cair, e o módulo, ou seja, o valor da velocidade, aumenta até o objeto atingir o solo. Esse é um movimento com aceleração constante, portanto valem as equações:
v=v0+a.t
v2=v02+2.a(x-x0)
Os sinais da aceleração e da velocidade inicial dependerão do referencial escolhido. Um exemplo desse tipo de movimento está indicado na foto acima. Podemos escolher o referencial com origem no solo e sentido positivo para cima. A posição x nos dará a altura da bola em relação ao solo.
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A velocidade inicial V0 será positiva, pois a aceleração aponta para cima, no sentido positivo do nosso referencial; e a aceleração será -10 m/s2, pois aponta para baixo (no sentido negativo do referencial). Se soubermos a velocidade inicial e a posição inicial da bola, poderemos calcular a velocidade e a posição em qualquer instante de tempo posterior ao lançamento, usando as equações acima.
A figura abaixo mostra como evoluem a posição x (altura da bola), sua velocidade v e a aceleração, se ela for atirada verticalmente para cima. Note que, quando ela atinge a altura máxima, sua velocidade é zero.
a) as funções horárias do movimento
S = So + Vo.t + g.t²
2
S = 20.t - 10.t²
2
S = 20.t - 5.t² - Função horária do espaço
V = Vo + g.t
V = 20 – 10.t – função horária da velocidade
b) o tempo de subida
0 = 20 – 10.t
10.t = 20
t = 20/10
t = 2s
c) a altura máxima atingida
S = 20.2 - 5.2²
S = 40 – 20
S = 20m
d) em t = 3 s, a altura e o sentido do movimento
S = 20.3 - 5.3²
S = 60 – 45
S = 15m
Até 2s o movimento é direcionado para cima (altura máxima), pra t >2s o movimento é direcionado para baixo.
e) o tempo de descida é igual ao tempo de subida, portanto o móvel irá atingir o solo novamente depois de 4s.
A
velocidado com que o móvel retorna ao solo é a mesma com que ele foi lançado, assim v = 72 km/h
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