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Física LANÇAMENTO OBLÍQUO 1 Sumário Introdução .......................................................................................................................................2 Objetivos ..........................................................................................................................................2 Conceitos .........................................................................................................................................2 Definição ..........................................................................................................................................2 Lançamento oblíquo ......................................................................................................................3 Exercícios .........................................................................................................................................6 Gabarito ...........................................................................................................................................7 Resumo ............................................................................................................................................7 2 Introdução Nesta aula, aprenderemos sobre lançamento oblíquo. Esse trecho ficou confuso, ao mesmo tempo você fala que é importante compreender e para isso devemos entender, em seguida faz uma pergunta. Reescrever de uma outra forma vai deixar a leitura mais clara. Um movimento oblíquo é um movimento parte vertical e parte horizontal. Para entendermos melhor esse conceito, por exemplo, basta pensarmos no movimento de uma pedra sendo arremessada em um certo ângulo com a horizontal, ou uma bola sendo chutada formando um ângulo com a horizontal. Com os fundamentos do movimento vertical, sabe-se que, quando a resistência do ar é desprezada, o corpo sofre apenas ação da aceleração da gravidade. Objetivos • Compreender a definição lançamento oblíquo • Desenvolver a capacidade de aplicação das equações de Torricelli • Adquirir capacidade de compreensão e desenvolvimento de exercícios de lançamento oblíquo. Conceitos Nesse material, vamos descrever o os lançamentos oblíquaos. Apresentaremos as equações fundamentais, e, por fim, aplicaremos a teoria abordada de maneira breve, com a resolução de exercícios desafiadores. Definição O lançamento oblíquo ou de projétil é um movimento realizado por um objeto formando um ângulo com a horizontal. Esse tipo de movimento realiza uma trajetória parabólica e é composto pela união dos movimentos na vertical (sobe e desce) e na horizontal. Assim, o objeto arremessado forma um ângulo (θ) entre 0° e 90° em relação a horizontal. Na direção vertical ocorre o movimento uniformemente variado (MUV). Já na posição horizontal, o movimento retilíneo uniforme (MRU). Nesse caso, o objeto é lançado com uma velocidade inicial (v0) e está sob a ação da aceleração da gravidade (g). Geralmente, a velocidade vertical é indicada por VY, 3 enquanto a horizontal é VX. Isso porque quando ilustramos o lançamento oblíquo, utilizamos dois eixos (x e y) para indicar os dois movimentos realizados. A posição inicial (s0) é referente ao local onde tem início o lançamento. Já a posição final (sf) indica o final do lançamento. É importante notar que o objeto, após lançado, realizará um movimento inicialmente ascendente até atingir sua altura máxima. Após isso, seu movimento se tornará descendente, sendo finalizado no momento em que tocar o solo. Figura 1: Trajetória do lançamento oblíquo Lançamento oblíquo Como exemplos de lançamento oblíquo podemos citar: o chute de um futebolista, um atleta de salto à distância ou ainda, a trajetória realizada por uma bola de golfe. Além do lançamento oblíquo, temos também: durante o lançamento vertical o objeto descreve um movimento na vertical. Já para o lançamento Horizontal, o objeto lançado descreve um movimento na horizontal. Como o movimento na vertical é determinado como MRUV, a equação de sua velocidade poderá ser dada pela equação de Torricelli: 0² ² 2. .v v a s= + Onde: v = velocidade final v0= velocidade inicial Por meio da ferramenta do word reescrever esses índices!! a=aceleração ΔS= variação de deslocamento do corpo Esta equação é muito utilizada para calcular a altura máxima atingida pelo objeto. Assim, a partir dela, podemos calcular a altura, considerando que a velocidade no ponto de altura máxima será zero. 0 ².sin ² 2 H v = 4 Onde: H= altura máxima v0= velocidade inicial senθ= ângulo? pelo objeto g= aceleração da gravidade Além disso, podemos calcular o lançamento oblíquo do movimento realizado na horizontal. É importante notar que, nesse caso o corpo não sofre aceleração da gravidade. Assim, temos a equação horária do MRU: 0S S vt= + Onde: S= posição S0= posição inicial V= velocidade t=tempo A partir dela, podemos calcular o alcance horizontal do objeto: .cos .A v t= Onde, A= alcance do objeto na horizontal v= velocidade do objeto cosθ= ângulo realizado pelo objeto t=tempo Sabendo que o objeto lançado retorna ao solo, o valor a ser considerado é o dobro do tempo de subida. Sendo assim, a fórmula que determina o alcance máximo do corpo é definida da seguinte maneira: ².sin ²A v g = 5 EXEMPLO Para a resolução, consideramos que Vo = 36km/h e fazendo a transformação temos que Vo = 10m/s Considerando o triângulo retângulo, o cálculo da hipotenusa, temos que: ² 32 42 ² 25 5m h h h = + = = Analisando o movimento na vertical, temos então a equação 1: (UE – PB) Muitas áreas do conhecimento humano trabalham diretamente com conhecimentos de física, e uma delas é a área esportiva. Por isso, um físico foi convidado para projetar uma rampa para lançamentos de bicicletas e foram dadas as seguintes informações: a rampa, no formato de um triângulo retângulo, deve ter 4m de comprimento horizontal por 3m de altura, conforme a figura: Um conjunto ciclista-bicicleta é lançado com uma velocidade inicial Vo = 36km/h, com o objetivo de atingir a maior altura possível. Considerando-se g = 10m/s² e as informações dadas, a altura máxima atingida com relação ao solo em metros, será? . 6 ( ) 0 0 0 ² ² 2 0 ² 2 10 ² 20 y y y y v v a s v s v s = + = + − = A componente y do vetor velocidade: 0 0 0 0 sin 3 10. 5 6m/s y y y v v v v = = = Substituindo Voy na equação 1, temos que: 36 20. 36 20 1,8m s s s = = = Como a rampa tem altura equivalente a 3m, a altura máxima com relação ao solo será igual à (3+1,8) 4,8m. SAIBAMAIS! Exercícios 1. (PUCC-SP) Calcular o alcance de um projétil lançado por um morteiro com velocidade inicial de 100 m/s, sabendo-se que o ângulo formado entre o morteiro e a horizontal é de 300. Adotar g = 10 m/s2. A altura máxima serádeterminada a partir da equação de Torricelli, equação do movimento uniformemente variado independente do tempo. Sendo assim, a equação para altura máxima é dada por: 0 max ².sin ² 2 v H g = 7 2. Um canhão dispara uma bala com velocidade inicial igual a 500m/s (em módulo), a 45° com a horizontal. Desprezando o atrito e considerando g = 10m/s², determine o alcance máximo horizontal da bala. 3. Um projétil é lançado segundo um ângulo de 30° com a horizontal, com uma velocidade de 200m/s. Supondo a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e desprezando a resistência do ar, o intervalo de tempo entre as passagens do projétil pelos pontos de altura 480 m acima do ponto de lançamento, em segundos, é: (DADOS: sen 30° = 0,50 e cos 30° = 0,87 Gabarito 1. Utilizando as equações vistas no decorrer do módulo o alcance de um projétil lançado por um morteiro com velocidade inicial de 100 m/s é de 870 m. 2. Utilizando a função horário do espaço na horizontal 0 0 .xx x v t= + , temos que 250. 2x t= . O tempo que o projétil leva para alcançar a altura máxima 0y yv v gt= − , temos que 25 2t = . Como o tempo de subida e descida são iguais, o tempo total do percurso equivale ao dobro do tempo para alcançar a altura máxima. O tempo total é 50 2totalt = . Substituindo tempo total na equação I temos que o alcance máximo é de 25000 m. 3. Considerando que 0 0 ² . 2 y gt y y v t= + − e substituindo os valores na equação de segundo grau temos que t’ = 12s e t’’ = 8s. O intervalo de tempo existente entre a passagem do projétil pela altura 480m equivale à 4s (12-8). Resumo Definição Neste material, estudamos o lançamento oblíquo ou de projétil. Entendemos que este movimento é realizado por um objeto lançado na diagonal (formando um ângulo entre 0° e 90° com a horizonta. O objeto descreve uma trajetória parabólica, e é composto pela união dos movimentos na vertical e na horizontal. O objeto arremessado forma um ângulo (θ) entre 0° e 90° em relação a horizontal. Na direção vertical ocorre o movimento uniformemente variado (MRUV), na direção horizontal, o movimento retilíneo uniforme (MRU). 8 Lançamento Oblíquo Para calcular o lançamento oblíquo na direção vertical, utiliza-se a fórmula da Equação de Torricelli: 0² ² 2. .v v a s= +
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