Um trenó, com um esquimó, começa a descer por uma rampa de gelo, partindo do repouso no ponto C, à altura de 20 m. Depois de passar pelo ponto A, a...

a) Para calcular a velocidade com que o conjunto chega ao ponto A, podemos utilizar o princípio da conservação da energia mecânica. Inicialmente, o conjunto está no ponto C, à altura de 20 m, e parte do repouso. Portanto, sua energia potencial inicial é dada por Ep = mgh, onde m é a massa total do conjunto (90 kg), g é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 m/s²) e h é a altura inicial (20 m). No ponto A, toda a energia potencial se transforma em energia cinética, pois o conjunto está na base da rampa. Portanto, temos Ec = (1/2)mv², onde v é a velocidade com que o conjunto chega ao ponto A. Igualando as duas expressões de energia, temos: mgh = (1/2)mv² Cancelando a massa m em ambos os lados da equação, temos: gh = (1/2)v² Substituindo os valores conhecidos, temos: 9,8 * 20 = (1/2)v² 196 = (1/2)v² Multiplicando ambos os lados por 2, temos: 392 = v² Tomando a raiz quadrada de ambos os lados, temos: v ≈ 19,8 m/s Portanto, a velocidade com que o conjunto chega ao ponto A é aproximadamente 19,8 m/s. b) Para calcular a força média exercida pela barreira de proteção sobre o conjunto, podemos utilizar a equação da segunda lei de Newton, F = Δp/Δt, onde F é a força média, Δp é a variação do momento linear e Δt é o intervalo de tempo em que ocorre o choque. Sabemos que a barreira de proteção sofre uma deformação de 1,5 m durante o choque. Portanto, podemos calcular a variação do momento linear utilizando a equação Δp = mΔv, onde m é a massa total do conjunto (90 kg) e Δv é a variação da velocidade, que é igual à velocidade com que o conjunto chega ao ponto A (calculada na questão anterior). Δp = 90 * 19,8 = 1782 kg.m/s Agora, precisamos calcular o intervalo de tempo Δt em que ocorre o choque. Como a barreira não se desloca, podemos considerar que o conjunto para instantaneamente ao colidir com ela. Portanto, Δt é muito pequeno, próximo de zero. Dividindo a variação do momento linear pela variação de tempo, temos: F = Δp/Δt ≈ 1782/0 ≈ ∞ Portanto, a força média exercida pela barreira de proteção sobre o conjunto é aproximadamente infinita. Isso ocorre porque o intervalo de tempo em que ocorre o choque é muito pequeno, o que resulta em uma força média muito grande. Lembrando que essa é uma situação idealizada, desprezando o atrito e a resistência do ar durante o movimento.