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As sensações provocadas nos passageiros, dentro de um carrinho, durante o trajeto em uma montanha-russa, podem ser associadas a determinadas transf...

As sensações provocadas nos passageiros, dentro de um carrinho, durante o trajeto em uma montanha-russa, podem ser associadas a determinadas transformações históricas, como se observa no texto:

A primeira é a da ascensão contínua, metódica e persistente. Essa fase pode representar o período que vai, mais ou menos, do século XVI até meados do século XIX. A segunda é a fase em que, num repente, nos precipitamos numa queda vertiginosa, perdendo as referências do espaço, das circunstâncias que nos cercam e até o controle das faculdades conscientes. Isso aconteceu por volta de 1870. Nunca é demais lembrar que esse foi o momento no qual surgiram os parques de diversões e sua mais espetacular atração, a montanha-russa, é claro. A terceira fase, na nossa imagem da montanha-russa, é a do “loop”, a síncope final e definitiva, o clímax da aceleração precipitada. A escala das mudanças desencadeadas, a partir desse momento, é de uma tal magnitude que faz os dois momentos anteriores parecerem projeções em câmara lenta.

a) Explique duas das fases históricas mencionadas no texto.

b) Na montanha-russa esquematizada abaixo, um motor leva o carrinho até o ponto 1. Desse ponto, ele parte, saindo do repouso, em direção ao ponto 2, localizado em um trecho retilíneo, para percorrer o resto do trajeto sob a ação da gravidade (g = 10 m/s2).

Desprezando a resistência do ar e as forças de atrito, calcule
1. o módulo da aceleração tangencial do carrinho no ponto 2.
2. a velocidade escalar do carrinho no ponto 3, dentro do loop.
a) Explicar duas das fases históricas mencionadas no texto.
b) Calcular o módulo da aceleração tangencial do carrinho no ponto 2 e a velocidade escalar do carrinho no ponto 3, dentro do loop.

Essa pergunta também está no material:

Fuvest 2011 Interdisciplinar (Prova)
24 pág.

Fuvest Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita FilhoUniversidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Respostas

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a) As duas fases históricas mencionadas no texto são: - A primeira fase é a da ascensão contínua, metódica e persistente, que pode ser associada ao período que vai, mais ou menos, do século XVI até meados do século XIX. Nesse período, houve um grande desenvolvimento científico e tecnológico, além de uma expansão territorial e comercial das potências europeias. - A segunda fase é a da queda vertiginosa, que pode ser associada ao período por volta de 1870, quando surgiram os parques de diversões e sua mais espetacular atração, a montanha-russa. Nesse período, houve uma grande mudança na forma como as pessoas se divertiam e buscavam emoções fortes. b) Para calcular o módulo da aceleração tangencial do carrinho no ponto 2, é necessário utilizar a equação da aceleração tangencial: aT = rα, onde r é o raio da curva e α é a aceleração angular. Como o carrinho está em um trecho retilíneo, a aceleração tangencial é zero. Para calcular a velocidade escalar do carrinho no ponto 3, dentro do loop, é necessário utilizar a conservação da energia mecânica: E = mgh + 1/2mv², onde m é a massa do carrinho, g é a aceleração da gravidade, h é a altura do ponto 2 em relação ao ponto 3 e v é a velocidade do carrinho no ponto 3. Como a altura do ponto 2 em relação ao ponto 3 é igual ao raio do loop, temos h = r. Além disso, no ponto 2, a energia mecânica do carrinho é dada por E = mgh, pois ele está em repouso. No ponto 3, toda a energia mecânica é cinética, pois o carrinho não tem altura. Portanto, temos: mgh = 1/2mv² gh = 1/2v² v² = 2gh v = √(2gh) Substituindo os valores, temos: v = √(2 x 10 x 2) v = √40 v ≈ 6,32 m/s Portanto, a velocidade escalar do carrinho no ponto 3, dentro do loop, é de aproximadamente 6,32 m/s.

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