taxa constante de 1m/s² ate parar. Quanto tempo transcorre entre a partida e a parada?
Temos os dados:
V0 = 0m/s
a = 2m/s²
V = 20m/s
A partir da desaceleração temos:
V0 = 20m/s
a = -1m/s²
Vf = 0m/s (até parar)
Para resolvermos a questão, aplicaremos:
Vf = V0 + a . t
Logo, primeiro durante a aceleração calculamos:
20 = 0 + 2.t
2t = 20
t = 20/2
t = 10s
Durante a desaceleração:
0 = 20 + (-1)t
1t=20
t = 20 s
Total: 10 + 20 = 30s
Resposta: Transcorre 30s entre a partida e a parada.
Vamos dividir o movimento do veículo em duas partes (aceleração e desaceleração).
Na primeira parte o carro vamos usar a equação de torricelli:
(1) V² = v² + 2aΔx
onde V = velocidade final, v = velocidade inicial, a = aceleração, Δx = variação de espaço percorrido (S - s)
vamos usar também a equação do movimento retilíneo uniformemente variado:
(2) S = s + vt + (a/2)t²
onde S é o espaço final, s é o espaço inicial t é o tempo da aceleração.
substituindo S - s em 2 por Δx de 1 temos:
V² = v² + 2a[ vt + (a/2)t²]
V² = v² + 2avt + a²t²
como o carro parte do repouso temos que v = 0, assim a equação acima fica:
V² = a²t²
t = V/a
assim portanto:
t = 20 / 2 = 10 s
na segunda parte do movimento temos:
V = velocidade inicial da segunda parte do movimento = velocidade final da primeira parte do movimento
b = aceleração da segunda parte do movimento
U = velocidade final da segunda parte do movimento.
p = tempo do segundo movimento
tratando a segunda parte da mesma forma que a primeira temos:
U² = V² + 2bVp + b²p²
como o carro desaceleera até parar temos U = 0
0 = V² + 2bVp + b²p²
essa é uma equação do segundo grau: (substituindo os valores da questão) e lenbrando que b = -1, negativo pois o movimento e retrógado.
0 = 20² + 2*(-1)20p + (-1)²p²
0 = 400 - 40p + p²
resolvendo a equação usando a fórmula de bhaskara
p' = [40 + √(40² - 4*1*400)]/2*1 = 20 s
p'' = [40 - √(40² - 4*1*20)]/2*1 = 20 s
essa equação possui duas raízes iguais (apenas uma reíz) real e positiva, portanto
p = 20 s
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