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Um objeto com massa de 5 kg está em queda livre em um ambiente cuja constante de proporcionalidade da resistência do ar é de 0,5 Ns2/m. O objeto sai do repouso. Determine a expressão da velocidade em função do tempo obtida por ele durante sua queda. Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s2.
v(t)=100(1-e-0,1t)m/s
v(t)=150(1-e-0,2t)m/s
v(t)=150(1-e-0,1t)m/s
v(t)=50(1-e-0,2t)m/s
v(t)=50(1-e-0,1t)m/s
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Questões para o Sucesso

há 6 meses

Respostas

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há 6 meses

Para resolver essa questão, vamos usar a equação da dinâmica que considera a resistência do ar. A força resultante atuando no objeto é dada por: \[ F = m \cdot g - k \cdot v \] onde: - \( m \) é a massa do objeto (5 kg), - \( g \) é a aceleração da gravidade (10 m/s²), - \( k \) é a constante de proporcionalidade da resistência do ar (0,5 Ns²/m), - \( v \) é a velocidade do objeto. A equação diferencial que descreve a velocidade em função do tempo é: \[ m \frac{dv}{dt} = m \cdot g - k \cdot v \] Substituindo os valores: \[ 5 \frac{dv}{dt} = 5 \cdot 10 - 0,5 v \] Simplificando: \[ \frac{dv}{dt} = 10 - 0,1 v \] Agora, separando as variáveis e integrando: \[ \int \frac{1}{10 - 0,1 v} dv = \int dt \] A solução dessa integral nos dá a expressão da velocidade em função do tempo. Após resolver, obtemos: \[ v(t) = 100(1 - e^{-0,1t}) \] Portanto, a resposta correta é: v(t) = 100(1 - e^{-0,1t}) m/s.

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