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De um avião descrevendo uma trajetória paralela ao solo, com velocidade v, é abandonada uma bomba de uma altura de 2 000 m do solo, exatamente na vertical que passa por um observador colocado no solo. O observador ouve o “estouro” da bomba no solo depois de 23 segundos do lançamento da mesma. São dados: aceleração da gravidade g = 10 m/s²; velocidade do som no ar: 340 m/s. A velocidade do avião no instante do lançamento da bomba era, em quilômetros por hora, um valor mais próximo de:

a) 200
b) 210
c) 180
d) 300
e) 150
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Estudo Através de Questões

há 12 meses

Respostas

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há 12 meses

Para resolver essa questão, precisamos considerar o tempo total que a bomba leva para cair e o tempo que o som leva para chegar ao observador. 1. Cálculo do tempo de queda da bomba: A bomba é solta de uma altura de 2000 m. Usando a fórmula da queda livre: \[ h = \frac{1}{2} g t^2 \] onde \( h = 2000 \, m \) e \( g = 10 \, m/s^2 \). Resolvendo para \( t \): \[ 2000 = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot t^2 \implies 2000 = 5t^2 \implies t^2 = 400 \implies t = 20 \, s \] 2. Cálculo do tempo que o som leva para chegar ao observador: O tempo total até o observador ouvir o "estouro" é de 23 s. Portanto, o tempo que o som leva para chegar ao observador é: \[ t_{som} = 23 \, s - 20 \, s = 3 \, s \] 3. Cálculo da distância que o som percorre: A velocidade do som é de 340 m/s. A distância que o som percorre em 3 s é: \[ d = v_{som} \cdot t_{som} = 340 \, m/s \cdot 3 \, s = 1020 \, m \] 4. Cálculo da velocidade do avião: O avião se move horizontalmente enquanto a bomba cai. A bomba leva 20 s para cair, então a distância percorrida pelo avião durante esse tempo é: \[ d_{aviao} = v \cdot t_{queda} \] Sabemos que \( d_{aviao} = 1020 \, m \) e \( t_{queda} = 20 \, s \): \[ 1020 = v \cdot 20 \implies v = \frac{1020}{20} = 51 \, m/s \] 5. Conversão para km/h: Para converter de m/s para km/h, multiplicamos por 3,6: \[ v_{km/h} = 51 \cdot 3,6 \approx 183,6 \, km/h \] Portanto, o valor mais próximo é a alternativa c) 180.

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