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O futebol é um esporte onde cada vez mais a manipulação da informação com viés cient́ıfico tem ocorrido, por exemplo: (Rev. Exame/2016 z). Se...

O futebol é um esporte onde cada vez mais a manipulação da informação com viés cient́ıfico tem ocorrido, por exemplo: (Rev. Exame/2016 z). Segundo estat́ıstica divulgada em uma série no programa Fantástico (gráfico abaixo, 18/05/14), um centroavante consegue acelerar de 0 à 32km/h em uma distância de apenas 20m, ao passo que um carro popular precisa de 40m para atingir a mesma marca.
a) Para o movimento do jogador: Escreva a função x(t) da posição como função do tempo, e também da velocidade como função do tempo. Obtenha o valor da aceleração e calcule o tempo necessário para o jogador percorrer os 20m sugeridos.
b) Calcule a força, em newtons, empreendida pela musculatura da perna do jogador para acelerar seu corpo do valor calculado para um jogador de massa 85kg?
c) Calcule a aceleração e a força sobre o carro popular, de massa 1000kg, para realizar o movimento descrito para ele no enunciado.

Essa pergunta também está no material:

Física I com Derivadas e Integrais
5 pág.

Física I Centro Universitário das Faculdades Metropolitanas UnidasCentro Universitário das Faculdades Metropolitanas Unidas

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a) Para escrever a função x(t) da posição como função do tempo, precisamos saber a aceleração do jogador. Sabemos que ele acelera de 0 a 32 km/h em 20 metros, o que equivale a uma aceleração média de 4,44 m/s². Assumindo que a aceleração é constante, podemos usar a equação da cinemática: x(t) = x0 + v0t + (1/2)at², onde x0 = 0 (posição inicial), v0 = 0 (velocidade inicial) e a = 4,44 m/s². Substituindo esses valores, temos: x(t) = (1/2)4,44t². Para calcular o tempo necessário para percorrer os 20 metros, basta igualar a função a 20 e resolver para t: 20 = (1/2)4,44t² => t = 2,02 segundos. b) Para calcular a força empreendida pela musculatura da perna do jogador, precisamos usar a segunda lei de Newton: F = m*a, onde m é a massa do jogador (85 kg) e a é a aceleração calculada anteriormente (4,44 m/s²). Substituindo esses valores, temos: F = 85*4,44 = 378,6 N. c) Para calcular a aceleração do carro, podemos usar a mesma equação da cinemática: x(t) = x0 + v0t + (1/2)at². Sabemos que a velocidade final é de 32 km/h, o que equivale a 8,89 m/s. Assumindo que a aceleração é constante, podemos usar a mesma aceleração média do jogador (4,44 m/s²). Substituindo os valores, temos: 20 = (1/2)4,44t² => t = 2,02 segundos. Agora podemos usar a equação da cinemática novamente para calcular a aceleração: a = (v - v0)/t = (8,89 - 0)/2,02 = 4,4 m/s². Para calcular a força, basta usar a segunda lei de Newton: F = m*a, onde m é a massa do carro (1000 kg) e a é a aceleração calculada anteriormente (4,4 m/s²). Substituindo esses valores, temos: F = 1000*4,4 = 4400 N.

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