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Na figura a seguir, o sistema se encontra inicialmente em repouso sobre a rampa de inclinação α devido às travas nas rodas do vagão. A rampa de inclinação β e altura H é fixa ao vagão e coloca-se um bloco de massa m no topo dessa rampa. Retirando-se as travas, o vagão passa a se mover rampa abaixo e o bloco é abandonado do repouso do topo da rampa no interior do vagão. Considerando-se a massa do vagão muito maior que a massa do bloco, determine o tempo que o bloco leva para atingir o piso do vagão. Considere a aceleração da gravidade igual a g e despreze todos os atritos.

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Desvendando com Questões

há 12 meses

Respostas

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há 12 meses

Para resolver essa questão, vamos considerar os movimentos do bloco e do vagão separadamente. 1. Movimento do vagão: O vagão desce a rampa de inclinação \(\alpha\). Como a massa do vagão é muito maior que a do bloco, podemos considerar que a aceleração do vagão é \(a_v = g \sin(\alpha)\). 2. Movimento do bloco: O bloco desce a rampa de inclinação \(\beta\) com altura \(H\). A aceleração do bloco em relação ao vagão é \(a_b = g \sin(\beta)\). 3. Tempo para o bloco atingir o piso do vagão: O bloco é abandonado do repouso, então podemos usar a equação do movimento uniformemente acelerado: \[ H = \frac{1}{2} a_b t^2 \] Substituindo \(a_b\): \[ H = \frac{1}{2} g \sin(\beta) t^2 \] Resolvendo para \(t\): \[ t = \sqrt{\frac{2H}{g \sin(\beta)}} \] 4. Movimento do vagão: O tempo que o vagão leva para descer a rampa não influencia diretamente o tempo que o bloco leva para atingir o piso do vagão, pois estamos considerando que o bloco é solto no topo da rampa. Portanto, o tempo que o bloco leva para atingir o piso do vagão é dado por: \[ t = \sqrt{\frac{2H}{g \sin(\beta)}} \] Essa é a resposta final! Se precisar de mais alguma coisa, é só avisar!

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