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Colégio Objetivo
Em um dia de calor intenso, dois colegas estão a brincar com a água da mangueira. Um deles quer saber até que altura o jato de água alcança, a partir da saída de água, quando a mangueira está posicionada totalmente na direção vertical. O outro colega propõe então o seguinte experimento: eles posicionarem a saída de água da mangueira na direção horizontal, a 1 m de altura em relação ao chão, e então medirem a distância horizontal entre a mangueira e o local onde a água atinge o chão. A medida dessa distância foi de 3 m, e a partir disso eles calcularam o alcance vertical do jato de água. Considere a aceleração da gravidade de 10 m s-2. O resultado que eles obtiveram foi de

A A 1,50 m.
B B 2,25 m.
C C 4,00 m.
D D 4,50 m.
E E 5,00 m.
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Respostas

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Para determinar a altura máxima que o jato de água alcança, podemos utilizar a equação da cinemática para movimento vertical com aceleração constante: h = h0 + v0t - (1/2)gt^2 Onde: h = altura final (que queremos encontrar) h0 = altura inicial (1 m) v0 = velocidade inicial (0 m/s, pois a mangueira está parada inicialmente) g = aceleração da gravidade (10 m/s^2) t = tempo que o jato de água leva para atingir o chão Para encontrar o tempo t, podemos utilizar a relação entre a distância horizontal e a velocidade horizontal do jato de água: d = v0t 3 = 0t t = 3/v0 Agora, substituímos o valor de t na equação da altura: h = 1 + 0*(3/v0) - (1/2)*10*(3/v0)^2 h = 1 - 45/(2v0^2) Para encontrar a altura máxima, precisamos encontrar o valor de v0. Podemos utilizar a equação da velocidade final em movimento vertical: v^2 = v0^2 - 2gh Como a velocidade final é 0 m/s (pois atinge a altura máxima e para), temos: 0 = v0^2 - 2*10*h v0^2 = 20h Substituímos v0^2 na equação da altura máxima: h = 1 - 45/(2*20h) h = 1 - 45/(40h) 40h^2 = 40h - 45 40h^2 - 40h + 45 = 0 Resolvendo a equação quadrática, encontramos que h ≈ 1,125 m. Portanto, o resultado correto mais próximo é a alternativa B) 2,25 m.

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