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Durante um reparo na estação espacial internacional, um cosmonauta, de massa 90 kg, substitui uma bomba do sistema de refrigeração, de massa 360 kg, que estava danificada. Inicialmente, o cosmonauta e a bomba estão em repouso em relação à estação. Quando ele empurra a bomba para o espaço, ele é empurrado no sentido oposto. Nesse processo, a bomba adquire uma velocidade de 0,2 m/s em relação à estação. Qual é o valor da velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, após o empurrão?

a) 0,05 m/s
b) 0,20 m/s
c) 0,40 m/s
d) 0,50 m/s
e) 0,80 m/s
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Desvendando com Questões

há 10 meses

Respostas

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há 10 meses

Para resolver essa questão, podemos usar a conservação da quantidade de movimento (ou momento linear). No início, tanto o cosmonauta quanto a bomba estão em repouso, então a quantidade de movimento total é zero. Quando o cosmonauta empurra a bomba, a quantidade de movimento da bomba e do cosmonauta deve continuar a ser zero. Vamos definir: - \( m_c = 90 \, \text{kg} \) (massa do cosmonauta) - \( m_b = 360 \, \text{kg} \) (massa da bomba) - \( v_b = 0,2 \, \text{m/s} \) (velocidade da bomba) - \( v_c \) = velocidade do cosmonauta (que queremos encontrar) A conservação da quantidade de movimento nos dá a seguinte equação: \[ m_c \cdot v_c + m_b \cdot v_b = 0 \] Substituindo os valores: \[ 90 \cdot v_c + 360 \cdot 0,2 = 0 \] Calculando: \[ 90 \cdot v_c + 72 = 0 \] Isolando \( v_c \): \[ 90 \cdot v_c = -72 \] \[ v_c = -\frac{72}{90} = -0,8 \, \text{m/s} \] O sinal negativo indica que o cosmonauta se move na direção oposta à da bomba. Portanto, a velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, é \( 0,8 \, \text{m/s} \). Assim, a alternativa correta é: e) 0,80 m/s.

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