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d) 50 m
**Resposta:** b) 20 m
**Explicação:** Para encontrar a altura máxima atingida por um corpo em movimento
vertical, podemos usar a fórmula da cinemática para o movimento uniformemente
acelerado:
\[ v^2 = v_0^2 + 2a \cdot d \]
Onde:
- \( v \) é a velocidade final (0 m/s na altura máxima),
- \( v_0 \) é a velocidade inicial (20 m/s),
- \( a \) é a aceleração (neste caso, -10 m/s², pois a gravidade age contra o movimento),
- \( d \) é a altura máxima (o que queremos encontrar).
Utilizando a fórmula e substituindo os valores:
\[ 0 = (20)^2 + 2 \cdot (-10) \cdot d \]
O que simplifica para:
\[ 0 = 400 - 20d \]
Isolando \( d \):
\[ 20d = 400 \]
\[ d = \frac{400}{20} \]
\[ d = 20 \text{ m} \]
Portanto, a altura máxima que o corpo atinge é de 20 metros.
Questão: Um bloco de 2 kg é solto de uma altura de 10 metros em relação ao chão.
Desconsiderando a resistência do ar e a fricção, qual será a velocidade do bloco ao atingir o
solo? (Considere a aceleração da gravidade como 9,8 m/s²).
Alternativas:
a) 14 m/s
b) 20 m/s
c) 12 m/s
d) 40 m/s
Resposta: a) 14 m/s
Explicação: Para resolver este problema, podemos usar a conservação da energia mecânica.
A energia potencial gravítica (Ep) no ponto inicial é dada por:
\[ Ep = m \cdot g \cdot h \]
onde:
- \( m = 2\, kg \) (massa do bloco),
- \( g = 9,8\, m/s² \) (aceleração da gravidade),
- \( h = 10\, m \) (altura).
Substituindo os valores:
\[ Ep = 2 \cdot 9,8 \cdot 10 = 196\, J \]
Ao atingir o solo, toda a energia potencial se transformará em energia cinética (Ec), que é
dada por:
\[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \]
Onde \( v \) é a velocidade do bloco ao atingir o solo. Como a energia é conservada, temos:
\[ Ep = Ec \]
Isso implica que:
\[ 196 = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot v^2 \]
Simplificando a equação:
\[ 196 = 1 \cdot v^2 \]
\[ v^2 = 196 \]
\[ v = \sqrt{196} \]
\[ v = 14\, m/s \]
Portanto, ao atingir o solo, a velocidade do bloco será de 14 m/s. É por isso que a alternativa
correta é a) 14 m/s.
**Questão:** Um carro chega a uma pista reta e acelera uniformemente a partir do repouso.
Após 10 segundos, ele atinge uma velocidade de 20 m/s. Qual é a distância percorrida pelo
carro durante esse tempo?
**Alternativas:**
a) 100 m
b) 50 m
c) 200 m
d) 150 m
**Resposta:** a) 100 m
**Explicação:** Para resolver a questão, utilizamos a fórmula do movimento retilíneo
uniformemente acelerado (MRUA), que é:
\[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \]
onde:
- \( s \) é a distância percorrida,
- \( v_0 \) é a velocidade inicial (que, neste caso, é 0 m/s, pois o carro parte do repouso),
- \( t \) é o tempo (10 segundos),
- \( a \) é a aceleração.
Primeiramente, precisamos encontrar a aceleração (\( a \)). Sabemos que a velocidade final
(\( v \)) é dada por:
\[ v = v_0 + a t \]
Como \( v_0 = 0 \) (carro em repouso), temos:
\[ v = a t \]
\[ 20 \, \text{m/s} = a \cdot 10 \, \text{s} \]
\[ a = \frac{20 \, \text{m/s}}{10 \, \text{s}} = 2 \, \text{m/s}^2 \]
Agora que temos a aceleração, podemos calcular a distância percorrida:
\[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \]
\[ s = 0 + \frac{1}{2} (2 \, \text{m/s}^2) (10 \, \text{s})^2 \]
\[ s = \frac{1}{2} (2) (100) \]
\[ s = 1 \cdot 100 = 100 \, \text{m} \]
Portanto, a distância percorrida pelo carro durante os 10 segundos de aceleração é de 100
metros.